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      新發(fā)現(xiàn)的CRISPR機(jī)制可以防止危險(xiǎn)的錯(cuò)誤
      
			
      
				2019-04-26 11:22:17
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      即使CRISPR基因編輯技術(shù)提供對(duì)遺傳疾病的見解，研究人員也在發(fā)現(xiàn)它實(shí)際上如何運(yùn)作的新事物。在剛剛發(fā)表在美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)期刊(JACS)上的兩篇論文的第一篇中，俄亥俄州立大學(xué)的研究人員報(bào)告說(shuō)，他們已經(jīng)找到了CRISPR基因編輯酶Cas9決定切割位置和時(shí)間的機(jī)制。 DNA鏈 - 一種有助于防止基因切割錯(cuò)誤的發(fā)現(xiàn)。
      

      新發(fā)現(xiàn)的CRISPR機(jī)制可以防止危險(xiǎn)的錯(cuò)誤
      

      在第二篇論文中，他們推翻了人們普遍認(rèn)為Cas9能夠均勻地切割DNA的信念 - 也就是說(shuō)，將DNA“梯子”的兩側(cè)切割成相同的長(zhǎng)度 - 通過(guò)證明它實(shí)際上修剪的一側(cè)比另一側(cè)短。這一發(fā)現(xiàn)可以用于基因編輯和操縱DNA用于生物技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。
      

      俄亥俄州立大學(xué)化學(xué)與生物化學(xué)教授Zucai Suo領(lǐng)導(dǎo)該項(xiàng)目。
      

      “基因編輯酶Cas9已被廣泛和成功地用于生物技術(shù)和農(nóng)業(yè)以及藥物發(fā)現(xiàn)，”Suo說(shuō)。“我希望我們的工作為科學(xué)家們最小化或消除基因編輯錯(cuò)誤并發(fā)現(xiàn)Cas9的新應(yīng)用鋪平了道路。”
      

      CRISPR系統(tǒng)模仿細(xì)菌用于攻擊病毒的技術(shù)，并被認(rèn)為具有革命性，因?yàn)樗堑谝环N可以輕松編輯生物體DNA的技術(shù)。可以定制Cas9酶以靶向和切割特定基因或插入新基因。它已被用于治療癌癥和病毒感染，研究人員希望它有一天能治愈許多遺傳性疾病。
      

      但是，雖然CRISPR的效果非常好，但Cas9決定切割哪些基因以及哪些基因單獨(dú)留下的機(jī)制尚不完全清楚。
      

      俄亥俄州立大學(xué)博士生Austin Raper是第一篇JACS論文的第一作者，他解釋說(shuō)，CRISPR很少針對(duì)非預(yù)期的基因。但是這些錯(cuò)誤在發(fā)生時(shí)會(huì)產(chǎn)生非常嚴(yán)重的后果。例如，如果Cas9意外地從某人的DNA中瞄準(zhǔn)并切割腫瘤抑制基因，那么該人就更有可能患上癌癥。
      

      “如果CRISPR要發(fā)揮其全部潛力，那么科學(xué)家必須充分了解Cas9的功能并確定它為何有時(shí)會(huì)產(chǎn)生這些錯(cuò)誤，這一點(diǎn)至關(guān)重要，”Raper說(shuō)。“我們的新結(jié)果令人興奮，因?yàn)楝F(xiàn)在我們了解Cas9如何決定切割DNA，這是尋求禁止無(wú)意識(shí)的脫靶DNA切割的基礎(chǔ)。”
      

      Raper和他的合作者確定，大型和迷宮式Cas9分子的兩個(gè)不同部分相互通信以設(shè)定切割的位置和時(shí)間。當(dāng)分子的第一部分移動(dòng)以切割其各自的DNA鏈時(shí)，它巧妙地改變形狀并輕推第二部分，觸發(fā)它切割第二條鏈。
      

      第一次切割發(fā)生得很快。研究人員得出結(jié)論，第二次切割發(fā)生的速度要慢得多，并且在沒有扳機(jī)的情況下根本不會(huì)發(fā)生?，F(xiàn)在，同一小組正在研究非靶基因如何影響切割的時(shí)間和位置。
      

      第二篇JACS論文涉及Cas9酶的一些不尋常的行為，之前沒有人注意到。
      

      博士生安東尼斯蒂芬森和他的合著者研究了Cas9切割DNA后的作用。以前，研究人員相信這種酶會(huì)抓住DNA，做一個(gè)干凈的切割然后放手。但俄亥俄州立大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，這種酶與DNA保持連接的時(shí)間足夠長(zhǎng)，只能從DNA鏈的一半中剔除，留下不同長(zhǎng)度的邊緣。
      

      為什么?斯蒂芬森解釋說(shuō)，Cas9帶有強(qiáng)烈的正電荷，DNA攜帶強(qiáng)烈的負(fù)電荷，因此兩者形成了非常強(qiáng)大的聯(lián)系。同時(shí)，將Cas9導(dǎo)向特定DNA序列的指導(dǎo)RNA分子與DNA鏈的一側(cè)強(qiáng)烈配對(duì)。
      

      “換句話說(shuō)，Cas9不容易從DNA中解脫出來(lái)。因此，當(dāng)Cas9在最初的雙鏈DNA切割后仍然粘附在DNA上時(shí)，它會(huì)繼續(xù)修剪松散的DNA鏈上的小片DNA，”斯蒂芬森說(shuō)。
      

      該團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在將探索預(yù)防甚至增強(qiáng)這種行為的方法，以使基因編輯領(lǐng)域受益，或許可以更有效地插入基因。斯蒂芬森補(bǔ)充說(shuō)，交錯(cuò)的邊緣使DNA粘稠，允許多個(gè)DNA以特定的順序和方向連接在一起。
      
			

			
        
      
			
      
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