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CRISPR技術(shù)編輯RNA
閱讀:286 發(fā)布時間:2017-1-52017年開年*期《Nature Methods》雜志評出了2016年度技術(shù)。其中就有將革命性的CRISPR基因編輯技術(shù)用來靶向RNA。
使CRISPR細(xì)菌免疫系統(tǒng)適應(yīng)于真核生物基因組,可讓我們以的能力來修改DNA,例如敲除、交換或標(biāo)記基因、引入特定的點(diǎn)突變、增強(qiáng)或抑制選擇基因的活性和開展全基因組功能篩選。在CRISPR系統(tǒng)中,一個短的引導(dǎo)性RNA(gRNA)分子可把一種核酸酶引向與gRNA互補(bǔ)的靶序列,并位于附近的一個前區(qū)間序列鄰近基序(PAM)。
雖然CRISPR主要應(yīng)用于DNA,但的研究進(jìn)展已將它的范圍擴(kuò)展至RNA編輯。RNA干擾已經(jīng)成為敲除基因表達(dá)的一種主要方法,但是為了靶定特定的轉(zhuǎn)錄本用以成像或亞細(xì)胞定位,需要很麻煩地為每個靶RNA設(shè)計(jì)RNA適配子或蛋白質(zhì),如Pumilio。
為了以一種很容易編程和擴(kuò)展的方式靶定RNA,有兩個不同的研究小組采取了不同的路線。加州大學(xué)圣地亞哥分校的Gene Yeo與加州大學(xué)伯克利分銷的Jennifer Doudna合作,擴(kuò)展了Doudna實(shí)驗(yàn)室以前的研究結(jié)果,表明如果PAM是由一個與靶RNA結(jié)合的單獨(dú)的DNA寡核苷酸提供,Cas9就可以靶向RNA。研究人員zui近證實(shí),該方法可以靶定特定的RNA;一種非催化活性的Cas9與GFP之間融合,可讓他們跟蹤RNA在哺乳動物活體細(xì)胞內(nèi)的亞細(xì)胞定位。麻省理工學(xué)院-哈佛大學(xué)Broad研究所的張鋒(Feng Zhang)和Eugene Koonin的團(tuán)隊(duì)采取了一種不同的方法。他們不是用Cas9,而是使用C2c2核酸酶,其具有一個RNase域,但沒有已知的DNAase結(jié)構(gòu)域。他們通過一個28核苷酸的gRNA靶定C2c2,并在細(xì)菌轉(zhuǎn)錄本中觀察到了單鏈RNA裂解。簡單的堿基替換可將C2c2轉(zhuǎn)換為一種非催化活性的RNA結(jié)合蛋白,它們可以與不同的效應(yīng)蛋白耦合。
這兩種方法可能影響許多的RNA轉(zhuǎn)錄后處理步驟。C2c2是一個特別好的候選者,因?yàn)閦ui近對其催化活性的的研究表明,它有兩種獨(dú)立的RNase活性,一種是處理自身的RNA指導(dǎo),另一種是切割靶RNA,這將允許多路復(fù)用應(yīng)用。
用適當(dāng)?shù)男?yīng)物與核酸酶融合,我們可以設(shè)想無數(shù)的用途,如調(diào)節(jié)剪接,引導(dǎo)RNAs到特定的亞細(xì)胞定位,附加或去除化學(xué)修飾,并影響降解,等等。RNA靶向CRISPR將讓研究人員能夠接近迄今只觸及表面的調(diào)控層面。