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Nat Chem Biol:科学家开发出新型Cas9突变体 有望未来让基因编辑变得更加精准

来源:本站原创 2020-03-14 09:33

2020年3月14日 讯 /生物谷BIOON/ --“基因魔剪”CRISPR-Cas9引起能在特殊靶向位点切割DNA而彻底改变了遗传学领域的研究,如今研究人员能利用Cas9酶来专门关闭基因的表达,或将新型DNA片段插入到基因组中,但不论Cas9有多么专一特殊,其都会切开一些不该切开的位点;近日,一项刊登在国际杂志Nature Chemical Biology上的研究报告中,来自德国马丁路德大学的科学家们通过研究报道了一种新型的Cas9突变体,其或能增加基因编辑的特异性。

图片来源:CC0 Public Domain

为了能让Cas9切割DNA靶点,其就需要在导向RNA的带领下被引入到靶点位置,导向RNA含有DNA靶点的互补序列,其工作原理就好像是邮政编码一样能将Cas9引导到目的靶点,然而有时候Cas9会切割与实际靶点非常相似的DNA序列,这就被称为脱靶效应;CRISPR-Cas9不受欢迎的特性就是可能会导致基因编辑的不准确性,在人类基因组中的错误位置出现意外的切割可能会产生非常深远的影响。

如今科学家们尝试利用不同的方法来优化Cas9的特异性,当前研究中,研究人员就对Cas9中名为螺旋桥(bridge helix)的进化保守结构域进行了深入研究。研究者发现,这种螺旋桥在Cas9与其导向RNA和DNA靶点相互作用上的机制上扮演着关键角色,随后他们识别出了一组氨基酸残基,其能与导向RNA的磷酸骨架接触,从而促进稳定回路结构的形成,后者对于Cas9的活性非常重要,在这种回路结构中,Cas9结合导向RNA就能与DNA靶向序列的互补链进行配对,同时还会替换第二股DNA链,从而使得Cas9就能切割两条DNA链。

研究者通过改变这些氨基酸残基就能产生新的Cas9突变体,他们发现,相比原始的Cas9酶而言,多个突变体切割脱靶位点的频率明显变低了,后期深入研究后研究者发现,其中一种名为R63A/Q768A的突变体还能够增加人类细胞中Cas9基因编辑的特异性;本文研究结果或为后期科学家们有效优化CRISPR-Cas9奠定了基础,目前研究人员还需要后期进行更为深入的研究来解析CRISPR-Cas系统的生化特性从而有效改善其编辑准确性。(生物谷Bioon.com)

原始出处:

Majda Bratovič et al. Bridge helix arginines play a critical role in Cas9 sensitivity to mismatches, Nature Chemical Biology (2020). DOI:10.1038/s41589-020-0490-4

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