張鋒發(fā)表綜述詳細介紹第二類crispr

近期張鋒教授也與另外兩位學者在cell雜志上發(fā)表了題為“snapshot: class 2 crispr-cas systems”的特寫文章，介紹了新一代crispr基因組編輯系統(tǒng)：class 2 crispr-cas systems。

2015年，張鋒及其同事們就報告稱發(fā)現(xiàn)了一種不同的crispr系統(tǒng)，具有潛力實現(xiàn)更簡單、更精確的基因組工程操作。這個新系統(tǒng)是通過在不同類型的細菌中搜尋了成百上千種的crispr系統(tǒng)，尋找具有有用特性的酶，結果來自氨基酸球菌屬（acidaminococcus）和毛螺菌科（lachnospiraceae）的cpf1酶成為新的候選物。

這一新發(fā)現(xiàn)的cpf1系統(tǒng)有幾個重要的方面不同于以往描述的cas9，在生物通最先報道的張鋒cell：新一代crispr基因組編輯系統(tǒng)這篇文章中就提到：cpf1系統(tǒng)更簡單一些，它只需要一條rna。cpf1酶也比標準spcas9要小，使得它更易于傳送至細胞和組織內；cpf1以一種不同于cas9的方式切割dna。當cas9復合物切割dna時，它切割的是同一位點的兩條鏈，留下的“平端”（blunt ends）在重新連接時往往會發(fā)生突變。采用cpf1復合物生成的兩條鏈切口是偏移的，在裸露端留下了短懸端（overhang）。這預計有助于精確插入，使得研究人員能夠更有效及精確地整合一段dna；cpf1切口遠離識別位點，這意味著即便在切割位點靶基因突變，仍然可以進行再度切割，提供了多次機會來校正編輯；cpf1系統(tǒng)為選擇靶位點提供了新的靈活性。像cas9一樣，cpf1復合物必須首選附著pam,短序列，選擇的靶點靠近自然存在的pam序列。cpf1系統(tǒng)識別的pam序列與cas9截然不同。這在靶向某些基因組如瘧原蟲及人類基因組時可能是個優(yōu)勢。

文章指出，第二類crispr-cas系統(tǒng)基于不同的效應蛋白家族，可以分為3種類型和9種亞型，其中譬如cas9和cas12a（cpf1）已成功地用于基因組工程。在此前的研究中，張鋒研究組也采用了一種新生物信息學方法來發(fā)現(xiàn)暫時被命名為c2c1、c2c2和c2c3的新蛋白，他們開發(fā)出一系列的計算方法來搜索nih基因組數(shù)據庫，鑒別新的crispr-cas系統(tǒng)（詳細見：cell：第二代基因編輯神器誕生，crispr/cpf1讓一切皆有可能！）。

除此之外，張鋒研究組也提出了一些新的嘗試，如他們構建出了32個具有單個點突變的cas9突變體，借助于已驗證易錯配的向導rna將它們靶向emx1基因。張鋒將這些特異性增強型cas9蛋白稱作為“espcas9變體”。測試大量的向導rnas與具單個點突變的espcas9和具三個點突變的espcas9，他們發(fā)現(xiàn)兩種espcas9能夠以相似的效率編輯靶位點。

張鋒課題組還開發(fā)了一些基于功能獲得性crispr的篩查方法。利用這一基于crispr的新工具來激活sam基因，他的研究小組證實這一工具可以激活采用舊方法難于開啟的12種不同的基因。“有許多基因采用舊系統(tǒng)無法激活，這一新系統(tǒng)能夠激活轉錄達100倍或1000倍，”

去年年底，張鋒研究組發(fā)現(xiàn)cpf1能夠加工自己的crispr rna (crrna)。而且cpf1介導的pre-crrna加工是獨立于dna剪切的。這種能力可以用來簡化多重基因組編輯。他們在此基礎上設計crispr陣列，用一個載體同時在哺乳動物細胞編輯了四個基因，在小鼠大腦編輯了三個基因。這是在crispr–cpf1的基礎上打造了一個多重化基因編輯系統(tǒng)。

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