揭示在細(xì)菌免疫系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)的程序控制化的DNA核酸內(nèi)切酶
近日，來自伯克利實(shí)驗(yàn)室的遺傳工程師和基因組學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)了編輯基因組（editing genomes）新的用形式，這項(xiàng)研究為以后新型藥物的和生物能源的開發(fā)提供了新的建議，而且其可以在遺傳學(xué)上修飾微生物，比如細(xì)菌和真菌。相關(guān)研究成果刊登在了雜志Science上。

研究者發(fā)現(xiàn)了一種雙鏈的RNA結(jié)構(gòu)主要負(fù)責(zé)指揮細(xì)菌蛋白質(zhì)以特殊的核苷酸序列來清理外來的DNA序列。后期研究中研究者發(fā)現(xiàn)他們有可能程序化操作攜帶有單股RNA的蛋白質(zhì)來清除一些DNA序列。研究者Doudna表示，我們發(fā)現(xiàn)了RNA指導(dǎo)清除雙股DNA的分子機(jī)制，而這種機(jī)制恰恰是細(xì)菌獲得性免疫系統(tǒng)的關(guān)鍵。

研究報(bào)告中指出，一種程序化的二元RNA指導(dǎo)的DNA核酸內(nèi)切酶可以適應(yīng)細(xì)菌的免疫系統(tǒng)，細(xì)菌為了生存，其依賴于一種適應(yīng)性的基于核酸的免疫系統(tǒng)，這種免疫系統(tǒng)以一種名為CRISPR的遺傳元件為中心，CRISPR是Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats的簡(jiǎn)寫（叢生的調(diào)節(jié)回文重復(fù)）。CRISPRs和核酸內(nèi)切酶結(jié)合后可以利用小的專門的crRNA（CRISPR衍生的RNA）來作為靶點(diǎn)去破壞病毒或者其它外源質(zhì)粒的DNA。

有三種不同類型的CRISPR/Cas免疫系統(tǒng)，研究者研究了II型，其主要依賴于核酸內(nèi)切酶來進(jìn)行靶點(diǎn)來摧毀外源DNA。研究者在II型免疫系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)，crRNA可以通過堿基對(duì)來連接反式活性的RNA（tracr-RNA）來形成兩元RNA結(jié)構(gòu)。這種二元RNA結(jié)構(gòu)分子可以指導(dǎo)Cas9蛋白質(zhì)來在特定位點(diǎn)引入雙鏈DNA的斷裂。而Cas9可以結(jié)合tracrRNA：crRNA復(fù)合物反過來通過指導(dǎo)其來結(jié)合至DNA序列上發(fā)揮作用。