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基因编辑系统分子机制获揭示

来源:健康报   浏览(135) 2019-03-14

(记者衣晓峰 通讯员朱玉威)由哈尔滨工业大学生命学院教授黄志伟课题组完成的一项课题,日前发表在最新一期国际著名期刊《细胞研究》上。该项成果不仅首次揭示了高保真的Cas9基因编辑系统的分子机制,而且为改造SpCas9以及其他Cas核酸内切酶,使之成为更高效、更特异的基因编辑工具夯实了基础,具有指导改造新型基因编辑系统的应用价值,可望今后有效地治疗遗传性疾病和疑难病。


CRISPR-Cas9系统是被广泛应用于生物、医学等领域的基因编辑工具。目前,科学家还在Cas9基础上产生了高保真的SpCas9突变体,这些突变体都能成为更高效、更便捷的基因编辑工具和系统。但脱靶效应成了这一高效基因编辑工具的最大风险,可能会带来意想不到的突变。其中,由于对SpCas9突变体的高保真结构基础一直未知,造成脱靶效应的难题长期不能真正解决,让人类难以精确调控基因编辑工具在什么时间、什么位置进行编辑。黄志伟及其课题组解析了SpCas9突变体(xCas9 3.7)、导向RNA,以及包含两种不同序列的双链DNA的复合物结构。研究发现,xCas9 3.7蛋白中第1219位的谷氨酸残基与第1335位的精氨酸残基形成的盐桥作用,对SpCas9选择可编辑的底物DNA序列至关重要——xCas9 3.7中将1219位的谷氨酸突变为缬氨酸,破坏了盐桥功效,解除了对1335精氨酸侧链的限制,使其产生一定自由度,从而增强了对底物DNA的识别能力。

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