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CRISPR专利争夺者Science再发新文章 进一步阐明CRISPR/Cas9工作机制

  1. Cas9
  2. CRISPR

来源:生物谷 2016-01-20 14:55

来自美国加州大学的一组科学家最近利用结构生物学技术对CRISPR/Cas9剪切DNA的过程进行了更进一步观察。在这项发表在国际学术期刊science上的最新研究中,研究人员详细描述了一种叫做R环的三链结构的形成过程,他们利用晶体X射线衍射技术捕获了这一过程的3D图像,通过这些结果研究人员对CRISPR/Cas9的工作机制有了进一步认识。

        

2016年1月20日讯 /生物谷BIOON/ --来自美国加州大学的一组科学家最近利用结构生物学技术对CRISPR/Cas9剪切DNA的过程进行了更进一步观察。在这项发表在国际学术期刊science上的最新研究中,研究人员详细描述了一种叫做R环的三链结构的形成过程,他们利用晶体X射线衍射技术捕获了这一过程的3D图像,通过这些结果研究人员对CRISPR/Cas9的工作机制有了进一步认识。

在过去三年里,CRISPR/Cas9作为基因剪切和编辑工具广泛应用于许多实验过程中,帮助深入理解基因功能以及进行遗传疾病的治疗。最近该项技术又成为大家关注的热点,主要是由于两个不同实验室分别宣称是该技术的发明者,美国专利商标局已经准备进行听证会对该案例进行裁决。本文作者Jennifer Doudna带领的团队就是其中一方,他们在这项最新研究中对R环的形成过程进行了更加清晰的阐述。

CRISPR/Cas9,正如其名字所提示的,是基于Cas9蛋白的一项基因编辑技术,该工具在作用过程中会导致R环形成,但直到现在还没有人能够直接观察到它究竟如何进行工作。Jennifer Doudna等人利用研究蛋白质结构的一项常用技术——晶体X射线衍射技术研究了Cas9的结构,他们捕获了Cas9蛋白进行DNA编辑时的3D图像,这些图像表明Cas9与DNA链之间发生相互作用会导致DNA链发生弯曲形成一定角度,引起DNA和RNA链在特定位置形成R环。

理解基因编辑过程中R环如何形成以及为何形成对于帮助避免对错误的DNA链进行剪切,提高CRISPR/Cas9技术的准确性具有重要意义。(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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