CRISPR/Cas9系統(tǒng)不可或缺的元件
中國微生物菌種查詢網(wǎng) 來源：生物通 / 2016-12-13 07:55:14
CRISPR/Cas9系統(tǒng)由兩部分組成：分子剪刀Cas9能切斷DNA，但在其天然狀態(tài)無法發(fā)揮功能，另外一個部分是導向RNA復合物，在出現(xiàn)匹配的基因序列時解鎖Cas9，找到準確的位置切開序列?？茖W家們在哺乳動物中利用人工的導向RNA重編程CRISPR/Cas9系統(tǒng)，在細胞中精確插入新的遺傳信息片段，精確有效的完成了之前需要數(shù)月或者數(shù)年工作量的實驗設計。
但CRISPR/Cas9系統(tǒng)并不是完全精確，有時導向RNA會靶向相似序列，導致脫靶，這種不匹配位點在人體基因組的60億個核苷酸中出現(xiàn)頻率多達100倍，這會給實驗，尤其是人體疾病治療應用帶來意外的傷害，再加上倫理學上的爭議，因此許多科學家們對CRISPR平臺的應用慎之又慎，一些Anti-CRISPR系統(tǒng)的出現(xiàn)則能為認識和操控CRISPR提供大量有價值的工具。
早在2012年，來自多倫多大學AlanR.Davidson領導的一個研究小組第一次證實一些基因介導了對CRISPR/Cas系統(tǒng)的抑制作用。他們在感染綠膿桿菌（Pseudomonasaeruginosa）的細菌噬菌體中發(fā)現(xiàn)了5個不同的I-F型“anti-CRISPR”基因，并證實噬菌體anti-CRISPR基因突變使得它無法感染具有功能性CRISPR/Cas系統(tǒng)的細菌。
去年這一研究組在Nature雜志上發(fā)文，確定了其中三種anti-CRISPR蛋白：AcrF1、AcrF2和AcrF3的功能機制，研究人員發(fā)現(xiàn)每一個anti-CRISPR蛋白都通過不同的機制來抑制了CRISPR-Cas的活性。比如說，AcrF3通過阻止招募Cas3將CRISPR-Cas系統(tǒng)轉變?yōu)榱艘粋€基因調控因子。研究人員指出，這些anti-CRISPR蛋白質不同的序列及作用機制表明了獨立的進化，并預示了還存在其他的方式——蛋白質借助于它們改變了CRISPR–Cas的功能。
在這些研究的基礎上，近期這一研究組與麻省大學ErikJ.Sontheimer教授合作，鑒定出了3個能夠抑制Cas9酶的天然蛋白質家族。這些抑制性蛋白能直接綁定NmeCas9（N.meningitidisCas9），而且更重要的是，這些anti-CRISPRs能夠被作為人類細胞基因編輯的有效抑制劑。
Davidson博士說，“CRISPR是一個非常強大的基因編輯工具，但我們必須能夠關掉它。這種關閉工具的發(fā)現(xiàn)將能幫助研究人員對CRISPR系統(tǒng)更有信心?！?
CRISPR/Cas9系統(tǒng)可以靶向靶標細胞，但也有可能會影響其它輔助細胞，組織或者器官。Cas9酶在這些細胞，組織器官中的活性無用，且會造成安全風險。如果構建一種關閉開關，那么就能確保Cas9不會在除了靶標組織以外的地方濫用，組織特異性就能提高。
這一新研究不僅發(fā)現(xiàn)了關閉開關，而且還指出Cas9抑制劑天然存在，能夠被開發(fā)利用。
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