科學(xué)家開發(fā)出新型Cas9突變體 有望未來讓基因編輯變

【資料簡介】

基因魔剪”CRISPR-Cas9引起能在特殊靶向位點(diǎn)切割DNA而*改變了遺傳學(xué)領(lǐng)域的研究，如今研究人員能利用Cas9酶來專門關(guān)閉基因的表達(dá)，或?qū)⑿滦虳NA段插入到基因組中，但不論Cas9有多么專一特殊，其都會切開一些不該切開的位點(diǎn)；近日，一項(xiàng)刊登在雜志上的研究報(bào)告中，來自德國馬丁路德大學(xué)的科學(xué)家們通過研究報(bào)道了一種新型的Cas9突變體，其或能增加基因編輯的特異性。

為了能讓Cas9切割DNA靶點(diǎn)，其就需要在導(dǎo)向RNA的帶領(lǐng)下被引入到靶點(diǎn)位置，導(dǎo)向RNA含有DNA靶點(diǎn)的互補(bǔ)序列，其工作原理就好像是郵政編碼一樣能將Cas9引導(dǎo)到目的靶點(diǎn)，然而有時候Cas9會切割與實(shí)際靶點(diǎn)非常相似的DNA序列，這就被稱為脫靶效應(yīng)；CRISPR-Cas9不受歡迎的特性就是可能會導(dǎo)致基因編輯的不準(zhǔn)確性，在人類基因組中的錯誤位置出現(xiàn)意外的切割可能會產(chǎn)生非常深遠(yuǎn)的影響。

如今科學(xué)家們嘗試?yán)貌煌姆椒▉韮?yōu)化Cas9的特異性，當(dāng)前研究中，研究人員就對Cas9中名為螺旋橋（bridge helix）的進(jìn)化保守結(jié)構(gòu)域進(jìn)行了深入研究。研究者發(fā)現(xiàn)，這種螺旋橋在Cas9與其導(dǎo)向RNA和DNA靶點(diǎn)相互作用上的機(jī)制上扮演著關(guān)鍵角色，隨后他們識別出了一組氨基酸殘基，其能與導(dǎo)向RNA的磷酸骨架接觸，從而促進(jìn)穩(wěn)定回路結(jié)構(gòu)的形成，后者對于Cas9的活性非常重要，在這種回路結(jié)構(gòu)中，Cas9結(jié)合導(dǎo)向RNA就能與DNA靶向序列的互補(bǔ)鏈進(jìn)行配對，同時還會替換第二股DNA鏈，從而使得Cas9就能切割兩條DNA鏈。

研究者通過改變這些氨基酸殘基就能產(chǎn)生新的Cas9突變體，他們發(fā)現(xiàn)，相比原始的Cas9酶而言，多個突變體切割脫靶位點(diǎn)的頻率明顯變低了，后期深入研究后研究者發(fā)現(xiàn)，其中一種名為R63A/Q768A的突變體還能夠增加人類細(xì)胞中Cas9基因編輯的特異性；本文研究結(jié)果或?yàn)楹笃诳茖W(xué)家們有效優(yōu)化CRISPR-Cas9奠定了基礎(chǔ)，目前研究人員還需要后期進(jìn)行更為深入的研究來解析CRISPR-Cas系統(tǒng)的生化特性從而有效改善其編輯準(zhǔn)確性