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Cas9有了一个同班同学
【字体: 大 中 小 】 时间:2015年12月31日 来源:生物通
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虽然今年CRISPR-Cas赢得钵满盘满,但依然存在一些关于进化起源与导向RNA DNA内切酶功能多样性的问题。今年Cell杂志公布了一项新成果,发现了Cpf1家族新系统,这是一种新型导向RNA DNA内切酶复合物。研究人员指出基于CRISPR 的自然防御系统确实存在多种多样性,而且这也将能用作新基因组编辑和基因调控工具。
——Cpf1系统不同于以往描述的Cas9,其几个重要特点具有新的用途
生物通报道:今年CRISPR-Cas虽然赢得钵满盘满,但依然存在一些关于进化起源与导向RNA DNA内切酶功能多样性的问题。今年Cell杂志公布了一项新成果,发现了Cpf1家族新系统,这是一种新型导向RNA DNA内切酶复合物。研究人员指出基于CRISPR 的自然防御系统确实存在多种多样性,而且这也将能用作新基因组编辑和基因调控工具。
CRISPR技术基于细菌天然的抗病毒防御,利用了一段短链RNA作为“搜索字符串”来定位对应的DNA靶序列。这一RNA片段可在实验室合成,设计来识别所有期望的DNA序列。与这一RNA一起的是一种叫做Cas的的蛋白质,它可以在选择位点切割靶DNA,由此插入一段新序列。但这一系统虽然可以用作令基因失去功能,然而对于真正实现用一个DNA序列的替换另一个还很困难。
近期的生物信息学研究发现了两种新假设 CRISPR-Cas 系统:IV类 和V类,这将五种CRISPR-Cas 系统划分成了两类——1类(I,III和IV),采用的是多亚基;2类(II和V),采用的是单亚基CRISPR RNA(crRNA)效应模块。
而此次Zetsche等人分析了新凶手弗朗西丝氏菌U112(Francisella novicida)V系统,发现了Cpf1的新作用,这不仅揭示了一种前所未有的CRISPR系统的功能,同时也表明了Cpf1在编辑人类基因组中非凡强大的功能。
Cpf1系统代表了新一代的基因组编辑技术,其实Cpf1就是一种更小版本的Cas9,小型号让Cas9酶更容易进入成熟细胞,达到治疗的目的。
其它Cpf1与Cas9的几大区别,还包括剪切方式不同、剪切位置不同、Cpf1系统在目标位置的选择上提供了灵活性等,这些都为Cpf1系统的应用提供了新用途。
(Cas9,Cpf1及其各自的感染机制)
(a)II类和V类CRISPR-cas的体系结构。
(b) Cas9,Cpf1和它们各自的RNA合作方式。II类系统中,Cas9与crRNA (蓝色)、tracrRNA (绿色)形成一个RNA-蛋白复合物,其中crRNA的重复区域(浅蓝色) 用3'末端与间隔序列(深蓝色) 相连; V类系统中,Cpf1 与crRNA形成复合物,导向crRNA重复区域。两种核酸酶都能识别互补序列中的靶向位点,但是Cas9会利用其HNH位点(黄色箭头) 切除DNA互补链,以及利用其RuvC (红色箭头)切除非互补链;Cpf1则之具有一个内切酶位点RuvC,也许是通过一个复杂二聚体进行切割。
(生物通:万纹)
参考文献:
1.Zetsche, B. et al. Cell 163, 759–777 (2015).
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5.Gasiunas, G., Barrangou, R., Horvath, P. & Siksnys, V. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 109, E2579–E2586 (2012).
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