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基因编辑系统有通用“刹车装置”

2017-08-30 14:32:10 | 来源:科技日报 | 分享
  著名期刊《细胞》杂志近日刊登了CRISPR-Cas9基因编辑工具的共同发现者詹妮弗·唐德纳团队的最新成果:他们通过X衍射结晶法发现,两种抑制Cas9活性的蛋白质ACRⅡC1和ACRⅡC3具有完全不同的作用机理,且ACRⅡC1具有广谱抑制性,即能在不同基因编辑系统中扮演“刹车装置”的作用,让基因编辑过程在适当的时候终止,减少脱靶效应。
 
  CRISPR-Cas9系统虽简单高效,但存在一大安全隐患:该系统无法在错误基因得到修复后停止剪切功能,而是可能继续修改正常基因,导致脱靶效应。科学家们一直期望从细菌天然系统中找到能及时关闭基因编辑过程的“安全闸门”。
 
  此前已经有至少7种Cas9抑制蛋白(ACR蛋白)被发现,具有让细胞停止剪切和编辑的功能。这次,唐德纳团队选择了两种被证实能在人体细胞中抑制Cas9的蛋白进行了比较研究,发现它们具有完全不同的作用方式。ACRⅡC1能与Cas9中结合DNA的两个重要氨基酸紧密结合,让Cas9失去剪切DNA的功能;而ACRⅡC3通过让2个Cas9分子形成二聚体改变其结构,让Cas9无法再与DNA结合。基于两种不同的机理,ACRⅡC1能抑制多种不同的Cas9蛋白,具有广谱性,而ACRⅡC3只能抑制一种名叫NmeCas9的蛋白。
 
  哈尔滨工业大学生命科学与技术学院教授黄志伟今年4月曾在《自然》杂志发表过一篇重磅论文,首次对另一种Cas9抑制蛋白ACRⅡC4的作用机制进行了研究,证实其能有效抑制SpyCas9的基因编辑活性。黄教授接受科技日报记者采访时表示,他们的研究成果早于唐德纳团队的报道,目前没有任何证据显示ACRⅡC1和ACRⅡC3比ACRⅡC4具有更好的抑制效果,但通过对比性研究,可以找到最有效的抑制蛋白,将其加入基因编辑系统,让Cas9在完成基因编辑任务后准时“关闭”功能,避免脱靶效应。
 
  总编辑圈点
 
  CRISPR-Cas9是近几年基因工程生物学的第一热词,它能够随心所欲地剪切基因,而且简单到高中生培训后都能操作。但它并非一项完善的技术,还需要一系列工具包配套使用。此次新发明给未来的工具包里增加了一项利器。

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