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摘要:[视频:CRISPRCas9基因编辑是如何工作的?]基因发现并取代CRISPR-Cas9复合物是细菌免疫防御入侵病毒的有力工具。细菌复制并将病毒DNA序列插入CRISPR区域,产生两条RNA链。近年来,我国研究人员利用CRISPR技术对有严重遗传缺陷的人类胚胎进行了编辑,虽然他们不允许胚胎成熟,但的非靶效应的基因编辑系统存在一个问题:它有时仍然会剪切错误的DNA序列。研究小组发现了四种抗CRISPR蛋白质,其中两种与常用的SpyCas9抗衡
是一种病毒在与细菌永不休止的战争中使用的武器,可以用来关闭世界上最强大的基因编辑工具。
反过来又可以降低被称为CRISPR-CAS9的细菌剪切粘贴系统剪断错误基因并引入失控的风险在一项新的研究中,科学家发现一种微小的蛋白质会关闭系统,至少在培养皿中,这种蛋白质在人体细胞中起作用,研究者们说:
“它基本上只是一种单一的蛋白质,我们可以在细胞中制造或传递到细胞中,从而关闭Cas9,[并]阻止它结合和切割DNA,”研究作者Joseph Bondy Denomy说,他是加州大学旧金山分校的微生物学家。[视频:CRISPR Cas 9基因编辑是如何工作的?]
基因发现并取代CRISPR-Cas9复合物是细菌免疫防御入侵病毒的有力工具。当病毒渗入细菌细胞时,细菌会启动一个叫做CRISPR的DNA序列,或“有规律地聚集在一起的间隔短的回文重复序列”。DNA由短的重复碱基对组成,碱基对由间隔DNA隔开。细菌复制并将病毒DNA序列插入CRISPR区域,产生两条RNA链。然后,这种RNA与一种叫做Cas9的酶相结合,这种酶充当一对引导剪刀,引导病毒DNA进入并剪断它。最后,细胞修复DNA,用另一个替换片段(由科学家提供)替换删除的DNA片段。从本质上讲,CRISPR/Cas9系统可以作为一种基因“发现和替换”,
CRISPR系统的易用性意味着它可以用于几乎任何基因编辑技术。邦迪·德诺米说,例如,医生有一天可以在实验室编辑人体免疫细胞,以识别癌细胞,然后将这些细胞注射回人体,作为癌症的靶向治疗。近年来,我国研究人员利用CRISPR技术对有严重遗传缺陷的人类胚胎进行了编辑,虽然他们不允许胚胎成熟,但
的非靶效应的基因编辑系统存在一个问题:它有时仍然会剪切错误的DNA序列。Bondy Denomy告诉Live Science,Cas9也会停留太久;一半的Cas9被一个细胞降解需要大约24小时,这给了它足够的时间来切断DNA的目标,因此,如果Cas9有一个“关闭”开关,它将使人类基因工程的可能性更安全,邦迪·德诺米说:
他和他的同事们推断病毒一定有某种 ... 可以关闭CRISPR/Cas9。为了复制,病毒常常将自己的DNA插入细菌的基因组中,将细胞的遗传机制结合起来,复制出许多病毒DNA。按照这个逻辑,病毒必须有一种 ... 去激活CRISPR/Cas9,否则有时细菌的免疫系统会识别出自身基因组中的目标病毒DNA,将其切割并导致自身自毁,邦迪·德诺米和他的同事们说:
“Cas9应该能制造出一种RNA,然后将恰好在其自身基因组中的病毒切割掉——它还不聪明到知道它在其自身基因组中,”邦迪·德诺米告诉《生活科学》。研究小组推断,如果细菌细胞是稳定的,并且不是自毁的,“那么也许这种病毒正在制造一种抑制蛋白。”
然后,研究小组观察了300株引起食源性疾病的李斯特菌,寻找病毒DNA已经渗入细菌基因组的迹象。但细菌并没有自我毁灭。从那里,他们寻找能使李斯特菌的Cas9失活的蛋白质,这与世界上大多数实验室使用的一种叫做SpyCas9的蛋白质非常相似。
研究小组发现了四种抗CRISPR蛋白质,其中两种与常用的SpyCas9抗衡
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