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Cas9变体升级基因编辑准确性
2019-01-14 | 编辑: | 【 】| | 供稿部门:规划战略与信息中心
    

  2018年1月10日《细胞》期刊报道,加州大学的研究人员利用循环排列技术,创造了名为Cas9- CPs的新型Cas9变体,简化了Cas9融合蛋白设计,使其在简单DNA切割之外有更多的应用,例如碱基编辑和表观遗传修饰。研究人员将处于“开启状态”的Cas9分子转化为可激活的开关,这些开关平时保持“关闭”状态,直到被蛋白酶激活。由此产生的蛋白酶敏感Cas9s(ProCas9s)可以减少脱靶效应,用于构建分子、组织或者器官特异性基因组编辑。ProCas9s还可以被用来检测病毒蛋白酶,也有望构建一种能够触发免疫反应的病原体传感系统。

  CRISPR-Cas9系统被广泛用于基因组编辑,但其在哺乳动物细胞中应用还存在问题,如基因组靶向的准确性和精确性以及控制酶的时空活性的能力还有待提高。另外,Cas9总是处于“开启”,对蛋白质活性的缺乏控制使其难以靶向特定的细胞或组织,因此Cas9难以作为细胞事件的分子记录器。

  该研究团队使用循环排列来重新设计Cas9的分子序列,从而更好地控制其活性,为融合蛋白创造一个更理想的DNA结合支架。Cas9重组方法涉及蛋白质的两端(N端和C端)与肽链连接,同时分裂其序列在不同的位置,创建新的相邻的N端和C端。Cas9对循环排列的可塑性很强,该蛋白的几个区域都有热点,可以在多个位置被打开,产生多样性的Cas9-CPs,作为高级融合蛋白的支架。目前Cas9的N端和C端是固定的,并不是融合蛋白获得DNA的理想位置。接下来,研究人员通过工程设计肽连接体来生成ProCas9s,使连接体足够短,从而将蛋白质压缩到非活性状态,然后引入可以通过匹配病毒蛋白酶来切割的序列。这些ProCas9s随后被调整优化,能够检测病原体并对其作出反应,当它们通过连接肽的裂解被激活时,可以造成大量DNA损伤并杀死感染细胞。

  研究者表示,该系统可以有各种生物医学应用,其中Cas9-CPs和ProCas9可以帮助我们更好地了解疾病过程,并使CRISPR-Cas基因组编辑和修饰的更安全。研究人员接下来将继续开发Cas9融合蛋白用于基础编辑和表观遗传学修饰。他们将测试ProCas9s是否可以用来构建一个完整的合成免疫系统,或者开发出对内源性蛋白酶敏感的ProCas9s来靶向特定的细胞。

 

信息来源:https://mp.weixin.qq.com/s/bTPf0jwZ3INxc-eP1zoDgQ

 

 
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