科学家利用DNA折纸技术来监测CRISPR基因的靶向性

　　这把了不起的基因剪刀被称为CRISPR/Cas9，这一发现赢得了2020年诺贝尔化学奖，它有时会剪断那些不是设计用来瞄准的地方。

　　

这把了不起的基因剪刀被称为CRISPR/Cas9，这一发现赢得了2020年诺贝尔化学奖，它有时会剪断那些不是设计用来瞄准的地方。尽管CRISPR通过允许科学家快速编辑基因序列，彻底改变了基础研究的步伐，但它的工作速度如此之快，以至于科学家很难看到有时会出现什么问题并找出改进方法。洪堡博士后研究员Julene Madariaga Marcos和德国莱比锡大学Ralf Seidel教授实验室的同事们发现了一种分析CRISPR酶超快运动的方法，这将帮助研究人员了解他们如何识别目标序列，以期提高特异性。Madariaga Marcos将于2月23日（星期二）在生物物理学会第65届年会上介绍这项研究。

要使用CRISPR酶编辑基因序列，科学家可以对其进行调整，使其针对人类基因组中30亿个DNA碱基对内的特定序列。在目标识别过程中，CRISPR酶解开DNA链，找到一个与CRISPR连接的RNA序列互补的序列。但有时RNA与DNA序列并不完全互补。为了解决这一意外的匹配问题，科学家需要能够观察到CRISPR是如何沿着单个DNA碱基对发挥作用的，但这一过程是快速且难以观察的。

为了在超快的时间尺度上测量CRISPR的作用，Madariaga Marcos及其同事转向了DNA折纸（DNA折纸术（DNA origami）一词是2006年由Paul Rothumend教授课题组提出，该课题成果发表在06年nature上），它使用特殊的DNA序列形成复杂的三维纳米结构，而不是简单的双螺旋。DNA折纸在药物输送、纳米电子学甚至艺术中都有应用。利用DNA折纸技术，他们用DNA构建了转臂，这样他们就可以用显微镜上的高速摄影机观察到CRISPR酶解DNA的过程，从而使转臂像直升机的桨叶一样旋转。有了这个系统，他们能够测量DNA序列中对匹配和错配的不同反应。”我们能够直接测量CRISPR/Cascade首次与DNA相互作用时的能量分布，”Madariaga Marcos说。

这项技术将有助于科学家更好地了解CRISPR酶，以及它们最终如何与DNA结合。这样，他们就可以知道如何优化CRISPR，从而减少偏离目标的匹配。未来，马达里加·马科斯对“开发更多的工具和方法，以新的方式和更详细的水平研究这些基因编辑过程”感兴趣

 

 

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Biophysical Society. "Scientists use DNA origami to monitor CRISPR gene targeting." ScienceDaily. ScienceDaily, 23 February 2021. <www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210223110420.htm>.

Biophysical Society. (2021, February 23). Scientists use DNA origami to monitor CRISPR gene targeting. ScienceDaily. Retrieved February 24, 2021 from www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210223110420.htm

Biophysical Society. "Scientists use DNA origami to monitor CRISPR gene targeting." ScienceDaily. www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210223110420.htm (accessed February 24, 2021).