新的CRISPR系统暂停基因而不是将它们永久关闭

(2024-11-28 15:25:16)

标签：

it

杂谈

新的CRISPR系统暂停基因而不是将它们永久关闭

By Jennifer Zieba

published 1 hour ago

Genetics

立陶宛的研究人员展示一种新的、更灵活的基因编辑CRISPR系统的分子结构。

当您通过我们网站上的链接购买时我们可能会赚取一个联盟佣金。这里是它如何工作的。Here’s how it works.

科学家们已经描述了一种能暂时的使基因失能的一个基因编辑系统的分子结构。(Image credit: KTSDESIGN/SCIENCE PHOTO LIBRARY via Getty Images)

科学家们解开了一种著名的基因编辑工具CRISPR的新版本，一种能暂时“暂停”一个给定的基因而不是永久关闭它的。

CRISPR革命始于2012年，当时窦德娜（Jennifer Doudna）和查盆提尔（Emmanuelle Charpentier）——现在诺贝尔奖获得者——发表了他们的一种新的比之前尝试的任何东西都更准确和高效的基因编辑技术的发现。CRISPR自此已经改变了基因学研究，最近被批准用于患有血液疾病患者的首个基因治疗。

最初的CRISPR系统通过识别DNA的特定序列然后切割该部分DNA的链起作用，有效的永久的关闭该基因。不幸的是这种技术带有风险而来，比如“脱靶”切过错的基因。

然而，现在立陶宛维尔纽斯大学的研究人员引入了一种新的、更灵活的叫IV-a型CRISPR系统基因工具包。在10月29日发表在《自然通讯》杂志上的一项研究中，该系统以在一种非永久的方式失活基因，赋予研究人员更多控制基因活性。

IV-A型CRISPR系统不切割DNA。维尔纽斯大学遗传学研究员兼教授、资深研究作者鲍士（Patrick Pausch）在一封电子邮件中告诉《生活科学》杂志，“IV-A型系统在它们的分子活性中真的是独一无二的。大多数其他CRISPR系统……一旦它们定位一个基因它们切割它，就是这样！相比之下，IV-a型系统持续的作用在一个感兴趣的基因上，有效地按摩它的DNA，如果你愿意的话”。

IV-A型系统于2018年被首次发现，在多篇出版物中科学家们已经报告该系统一般如何功能。在他们的新研究中，鲍士和他的同事揭示了IV-A型CRISPR系统内分子的详细结构。他们使用冷冻电子显微镜，一种其中冷冻蛋白质被用电子轰击来创建一个分子的3D图像的技术。

研究人员表明了通过解开DNA的双螺旋，IV-A型系统能稳定但可逆的抑制一个基因的活性不用切割它的DNA。

犹他州立大学的生物化学家加克森（Ryan Jackson）在一封电子邮件中告诉《生活科学》杂志，“这项技术的力量是它不用改变DNA序列沉默基因表达，这种策略在研究实验室中科学家要沉默表达一段时间但然后重新打开表达来观察结果的地方可能特别的有用” ，他没有参与这项研究。

鲍士说，他们的研究为未来该系统的迭代奠定基础。他说 “我们描述支撑这一活动的分子过程，使我们来将这一系统适应下一代基因组编辑应用”。在论文中描述的系统用一类酶来解链DNA，但不同的酶也可以被使用。例如有能调整影响一个给定基因的表观基因学的酶，这意味着不用改变它的DNA序列影响基因的活性的因素。

该系统还能沉默位于远离一个原始DNA靶序列的基因。这是因为研究人员用了一种叫DinG的酶，它有来解链DNA双螺旋并然后沿着DNA链移动的能力。

加克森指出，“这种‘长距离’沉默机制是不同于其他依赖被沉默的序列直接相互作用的现有方法。他说这种工具可以帮助科学家更好理解其中基因活性被控制的复杂方式”。