一種天然的單向導RNA可重新利用Cas9來自動調節CRISPR-Cas表達

2021-01-12 科學網

一種天然的單向導RNA可重新利用Cas9來自動調節CRISPR-Cas表達

作者：

小柯機器人

發布時間：2021/1/12 11:18:59

美國約翰·霍普金斯大學Joshua W. Modell團隊發現，一種天然的單向導RNA可重新利用Cas9來自動調節CRISPR-Cas表達。相關論文於2021年1月8日在線發表在《細胞》雜誌上。

研究人員證明了在化膿性鏈球菌CRISPR-Cas系統中，一個長形式的反式激活CRISPR RNA（tracr-L）摺疊成一個天然的單一嚮導，該嚮導指導Cas9轉錄抑制其自身的啟動子（P cas）。此外，研究人員證明了P cas是關鍵的調節節點。去抑制會導致針對病毒的免疫速率大幅提高3,000倍；然而，增強免疫力會以增加自身免疫毒性為代價。使用生物信息學分析，研究人員提供了tracrRNA介導的自動調節在II-A型CRISPR-Cas系統中廣泛存在的證據。

總之，研究人員揭示了一種通過自然單一嚮導對CRISPR-Cas系統進行內在調控的新範例，這可能有助於將這些系統頻繁地水平轉移到尚未發展其自身調控策略的新宿主中。

據悉，CRISPR-Cas系統為原核生物提供了對病毒和質粒的後天免疫力，但是人們對如何調節這些系統以防止自身免疫的了解卻很少。

附：英文原文

Title: A natural single-guide RNA repurposes Cas9 to autoregulate CRISPR-Cas expression

Author: Rachael E. Workman, Teja Pammi, Binh T.K. Nguyen, Leonardo W. Graeff, Erika Smith, Suzanne M. Sebald, Marie J. Stoltzfus, Chad W. Euler, Joshua W. Modell

Issue&Volume: 2021-01-08

Abstract: CRISPR-Cas systems provide prokaryotes with acquired immunity against viruses andplasmids, but how these systems are regulated to prevent autoimmunity is poorly understood.Here, we show that in the S. pyogenes CRISPR-Cas system, a long-form transactivating CRISPR RNA (tracr-L) folds into a natural single guide that directs Cas9 to transcriptionally repressits own promoter (Pcas). Further, we demonstrate that Pcas serves as a critical regulatory node. De-repression causes a dramatic 3,000-foldincrease in immunization rates against viruses; however, heightened immunity comesat the cost of increased autoimmune toxicity. Using bioinformatic analyses, we provideevidence that tracrRNA-mediated autoregulation is widespread in type II-A CRISPR-Cas systems. Collectively,we unveil a new paradigm for the intrinsic regulation of CRISPR-Cas systems by naturalsingle guides, which may facilitate the frequent horizontal transfer of these systemsinto new hosts that have not yet evolved their own regulatory strategies.

DOI: 10.1016/j.cell.2020.12.017

Source: https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(20)31687-1

Cell：《細胞》，創刊於1974年。隸屬於細胞出版社，最新IF：36.216

相關焦點

  • ...利用新型CRISPR/Cas13靶向冠狀病毒SARS-CoV-2等RNA病毒
    這些研究人員利用了一種最近描述過的稱為Cas13的酶，該酶靶向RNA而不是DNA。通過使用Cas13，他們設計了一個優化平臺，用於在人細胞中在RNA水平上大規模並行遺傳篩選。這種篩選技術可用於了解RNA調節的許多方面，並確定非編碼RNA的功能。
  • Genome Biology |中科院微生物所邱金龍課題組通過轉錄激活調節染色質構象進而提高CRISPR/Cas9的編輯效率!
    相反，染色質的可及性並沒有影響斑馬魚的CRISPR/CAS9活性。染色質的可及性是否影響植物細胞中CAS9的編輯尚不清楚。Proxy-CRISPR策略使用一個額外的無催化活性spCAS9（dead SpCas9）在靶標近端位置綁定。使得靶標位置可以結合FnCAS9、CjCAS9、NcCAS9和FnCpf1，從而提高了編輯效率。
  • 【重磅消息】MIT和哈佛共建CRISPR-Cas9全球專利技術共享平臺丨醫...
    今天是2017年7月22日　　農曆六月二十九　　醫麥客：今天是個特別的日子—上海在燃燒　　2017年7月22日/醫麥客 eMedClub/--2012年，一種名為「CRISPR/Cas9」的DNA編輯技術橫空出世。
  • CRISPR相關工具網站集錦
    CCTop： https://crispr.cos.uni-heidelberg.de/10. WU-CRISPR： http://crispr.wustl.edu.Cas-OFFinder：  http://www.rgenome.net/cas-offinder/2.
  • 利用CRISPR/Cas9系統治療HBV感染取得突破性進展
    2016年7月27日/生物谷BIOON/--B型肝炎病毒（HBV），簡稱B肝病毒，是一種DNA病毒，屬於嗜肝DNA病毒科（Hepadnavividae），可導致肝硬化和肝癌的發生，給全球帶來嚴重的疾病負擔。
  • 5 分鐘學會 cas9 基因敲除——原來設計方案如此簡單
    利用 Cas9 來摧毀入侵 DNA 的 Type Ⅱ CRISPR/Cas 系統， 可以在體外進行基因的編輯。為了提高CRISPR/Cas9 的特異性，使用 Cas9 切口酶和一對 sgRNA，兩個相近的切口造成 DNA 雙鏈斷裂， 誘導細胞發生非同源末端連接修復， 造成目的基因的突變。利用 CRISPR/Cas9 進行基因的編輯，首先要構建有效的 sgRNA。
  • Science子刊:基因編輯工具CRISPR-Cas9遭遇新挫折!新研究揭示它可...
    圖片來自CRISPR-Cas9是一種在過去十年中開發的基因編輯技術。它切割出基因組中不需要的部分，並插入新的DNA片段。人們已經進行了許多研究來測試這種技術，以期有一天可以將它用於修復導致疾病的遺傳缺陷。有關脫靶編輯的報導阻礙了這一目標的實現，這導致了旨在阻止脫靶編輯的新研究。在這項新的研究中，這些研究人員發現這種技術還可以導致大量不想要的DNA重複。
  • 如何運用CRISPR-cas9基因編輯技術發高分文章?
    最近「基因編輯嬰兒問世」事件引起了業內強烈的轟動，在該項研究中賀建奎採用了CRISPR-cas9技術對胚胎進行編輯，用5微米、約頭髮二十分之一細的針把Cas9蛋白和特定的引導序列注射到還處於單細胞的受精卵裡，來達到預防HIV病毒的目的。
  • 非編碼RNA研究園地 | 一種大環肽與腫瘤發生的自然通訊
    該肽主要與rna結合蛋白(包括m6A)相互作用。m6A一個閱讀器IGF2BP1，因此被命名為「RNA結合調節肽」(RBRP)。在SW 480和SW 620細胞之間鑑定了384個差異表達的核糖體結合的≥1.2(補充數據)。利用NCBI工具的ORF Finder程序進一步分析了這384個核糖體結合的INcRNA的編碼潛力。
  • 2019國自然熱門寵兒——CRISPR/Cas9技術
    額，可能暫且還沒有數據來證明，但是——眾所周知，SCI是國自然的敲門磚，CRISPR/Cas自誕生以來，迅速發展，已經成為生命科學領域最耀眼、最有前景的技術，並且，據統計，使用了CRISPR技術的已發表的SCI文章大部分是10+的水平，影響因子普遍較高，所以，CRISPR/Cas9
  • 【綜述】治療性CRISPR/cas9技術研究進展
    天然出現的PCSK9 突變會減少血液中的膽固醇水平。為了模擬天然出現的情況，研究者用 Crispr/cas9 腺病毒載體在小鼠肝臟細胞中敲除 PCSK9。這導致 PCSK9 蛋白水平的降低和低密度脂蛋白受體的升高。更為重要的是，這種方法是通過NHEJ方法造成肝細胞PCSK9的突變，效率高達50%，這足夠用於臨床治療。
  • 研究人員發現了調節神經發生的特定環狀RNA
    美國治療服務機構和生元國際了解到，在篩選神經元分化過程的功能影響時，丹麥研究人員發現了一種特殊的環狀RNA circZNF827，它令人驚訝地「踩下了神經發生的剎車」。這個結果提供了一個有趣的例子，circRNA和它的宿主編碼的蛋白產物共同進化，調節彼此的功能，直接影響神經發生的基本過程。正確的時間和神經元分化的精細控制對神經系統功能的發展至關重要。
  • CRISPR-Cas9應用依舊任重道遠
    CRISPR和DNA片段當地時間6月29日，美國「物理學組織」網站報導，來自英國弗朗西斯克裡克研究所、美國哥倫比亞大學和美國俄勒岡健康與科學大學的三個獨立研究團隊在測試利用CRISPR-Cas9基因編輯系統改變人類胚胎遺傳缺陷的可能性時發現，
  • Gene KO Mediated by CRISPR-Cas9 System (Cas9-2hitKO)
    更為重要的是，Ryan願意無償分享cas9系統的全套載體，還可以抽空指導大家實驗。小白們快加入實驗小白微信群和Ryan學習技術吧!What is the CRISPR-Cas9 system?To achieve higher knockout efficiency, vector carrying one cas9 protein and two guide RNA expressing cassettes is generated.
  • 意想不到的突變,CRISPR-Cas9的應用仍然是任重道遠
    科學界原著編：花花稿件審查：西莫責任編輯：程建蘭日誌來源:bioRxiv日記本編號：-連結到原文：https://phys.org/news/2020-06-unwanted-human-embryo-genome-crispr-cas9
  • Nature:利用體內CRISPR-Cas9篩選技術發現新的藥物靶標來增強癌症...
    圖片來自Nature, doi:10.1038/nature232702017年7月20日/生物谷BIOON/---在一項新的研究中，來自美國達納-法伯癌症研究所和波士頓兒童醫院癌症與血液疾病中心等研究機構的研究人員開發出一種新的篩查方法，即利用CRISPR-Cas9基因組編輯技術在小鼠體內測試上千個腫瘤基因的功能。
  • 2020諾貝爾化學獎花落CRISPR基因編輯，生物學大放異彩
    他們將臨近CRISPR locus的基因命名為cas（CRISPR-associated），並發現了4個cas基因（cas1, cas2, cas3, cas4）。以上我們一直在介紹CRISPR/Cas的發現及細菌、古細菌如何利用該系統來沉默外來核酸以抵禦病毒及質粒的入侵。CRISPR/Cas作為基因編輯系統被應用最早開始於2012年兩位女神（即此次的諾貝爾化學獎得主）的強強聯合。
  • 盤點|CRISPR基因編輯技術研究進展
    B細胞是一種分泌抗體的白細胞。研究人員通過改造小鼠B細胞來製造人類自身的bNAbs。研究人員發現，以這種方式改變的細胞產生的抗體水平足以保護動物免受愛滋病毒感染，這意味著這項技術最終可能被用作免疫工具。雖然這項研究還處於早期階段，但它證明了通過基因編輯增強免疫反應的可行性。重要的是，這項技術不影響生殖細胞，因此避免了CRISPR幹預有時引發的倫理問題。
  • CRISPR/Cas9基因編輯技術!珍藏版protocol!
    非同源末端連接會造成鹼基的隨機插入和缺失，利用該機制我們可以實現基因的敲除。當人為提供同源重組DNA模板時，可誘導細胞同源重組機制修復斷裂位點。利用這一機制我們可以實現外源基因的定點插入。①     CMV啟動子調控Cas9蛋白的表達。