Mol Cell:科學家開發出新型基因編輯技術—CRISPR-Cas

2020-11-28 生物谷

2014年10月23日 訊 /生物谷BIOON/ --經典的基因組編輯技術，即編輯已知的DNA序列，通過增加、刪除基因來實現基因功能的激活或者抑制；該技術可應用於醫學、生物技術、食品及農業等領域。近日，刊登在國際雜誌Molecular Cell上的一篇研究論文中，來自北卡羅來納大學的研究人員檢測了6種關鍵的分子元件，其或許可以幫助開發新型的基因組的編輯系統，即CRISPR-Cas系統。

Rodolphe Barrangou教授表示，利用CRISPR-Cas系統可以對細菌和人類細胞中的特殊DNA序列進行作用，CRISPR表示成簇的規律間隔的短回文重複序列，而Cas是一種和CRISPR系統相關聯的蛋白質、基因家族，其可以以序列依賴性的方式對DNA進行切割和靶向作用。

細菌可以利用CRISPR-Cas系統作為抵禦外來入侵者的防禦機制和免疫機制，這項研究中研究者揭示了CRISPR-Cas系統工作的機制和原理，倘若我們把這個系統比作一個謎語，那麼本文就對該謎語進行了解答；CRISPR-Cas系統讓全球很多尋找新技術控制基因的科學家非常著迷，這項研究可以幫助科學家們增強靶向DNA的特異性和有效性，為進行更多的遺傳修飾提供基礎工作。

而研究者也指出，該系統或許可對相關細菌進行控制來用作人類食品的開發，比如利用益生菌來開發奶酪；而且也可以將CRISPR-Cas系統應用於農業中，包括對穀物進行基因編輯來使其對疾病更加耐受。（生物谷Bioon.com）

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Guide RNA Functional Modules Direct Cas9 Activity and Orthogonality

Alexandra E. Briner, Paul D. Donohoue, Ahmed A. Gomaa, Kurt Selle, Euan M. Slorach, Christopher H. Nye, Rachel E. Haurwitz, Chase L. Beisel, Andrew P. May, Rodolphe Barrangou.

The RNA-guided Cas9 endonuclease specifically targets and cleaves DNA in a sequence-dependent manner and has been widely used for programmable genome editing. Cas9 activity is dependent on interactions with guide RNAs, and evolutionarily divergent Cas9 nucleases have been shown to work orthogonally. However, the molecular basis of selective Cas9:guide-RNA interactions is poorly understood. Here, we identify and characterize six conserved modules within native crRNA:tracrRNA duplexes and single guide RNAs (sgRNAs) that direct Cas9 endonuclease activity. We show the bulge and nexus are necessary for DNA cleavage and demonstrate that the nexus and hairpins are instrumental in defining orthogonality between systems. In contrast, the crRNA:tracrRNA complementary region can be modified or partially removed. Collectively, our results establish guide RNA features that drive DNA targeting by Cas9 and open new design and engineering avenues for CRISPR technologies.

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