CRISPR專利爭奪者Science再發新文章 進一步闡明CRISPR/Cas9工作機制

2020-11-24 生物谷

        

2016年1月20日訊 /生物谷BIOON/ --來自美國加州大學的一組科學家最近利用結構生物學技術對CRISPR/Cas9剪切DNA的過程進行了更進一步觀察。在這項發表在國際學術期刊science上的最新研究中，研究人員詳細描述了一種叫做R環的三鏈結構的形成過程，他們利用晶體X射線衍射技術捕獲了這一過程的3D圖像，通過這些結果研究人員對CRISPR/Cas9的工作機制有了進一步認識。

在過去三年裡，CRISPR/Cas9作為基因剪切和編輯工具廣泛應用於許多實驗過程中，幫助深入理解基因功能以及進行遺傳疾病的治療。最近該項技術又成為大家關注的熱點，主要是由於兩個不同實驗室分別宣稱是該技術的發明者，美國專利商標局已經準備進行聽證會對該案例進行裁決。本文作者Jennifer Doudna帶領的團隊就是其中一方，他們在這項最新研究中對R環的形成過程進行了更加清晰的闡述。

CRISPR/Cas9，正如其名字所提示的，是基於Cas9蛋白的一項基因編輯技術，該工具在作用過程中會導致R環形成，但直到現在還沒有人能夠直接觀察到它究竟如何進行工作。Jennifer Doudna等人利用研究蛋白質結構的一項常用技術——晶體X射線衍射技術研究了Cas9的結構，他們捕獲了Cas9蛋白進行DNA編輯時的3D圖像，這些圖像表明Cas9與DNA鏈之間發生相互作用會導致DNA鏈發生彎曲形成一定角度，引起DNA和RNA鏈在特定位置形成R環。

理解基因編輯過程中R環如何形成以及為何形成對於幫助避免對錯誤的DNA鏈進行剪切，提高CRISPR/Cas9技術的準確性具有重要意義。（生物谷Bioon.com）

DOI: 10.1126/science.aad8282 

Structures of a CRISPR-Cas9 R-loop complex primed for DNA cleavage

Fuguo Jiang1,*, David W. Taylor1,2,*, Janice S. Chen1, Jack E. Kornfeld3, Kaihong Zhou3, Aubri J. Thompson4, Eva Nogales1,2,3,5,†, Jennifer A. Doudna

Bacterial adaptive immunity and genome engineering involving the CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats)–associated (Cas) protein Cas9 begin with RNA-guided DNA unwinding to form an RNA-DNA hybrid and a displaced DNA strand inside the protein. The role of this R-loop structure in positioning each DNA strand for cleavage by the two Cas9 nuclease domains is unknown. We determine molecular structures of the catalytically active Streptococcus pyogenes Cas9 R-loop that show the displaced DNA strand located near the RuvC nuclease domain active site. These protein-DNA interactions in turn position the HNH nuclease domain adjacent to the target DNA strand cleavage site in a conformation essential for concerted DNA cutting. Cas9 bends the DNA helix by 30°, providing the structural distortion needed for R-loop formation.

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