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华人学者Nature综述:超越基因组编辑的CRISPR/Cas9

2015/12/20 来源:生物通/叶予
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导读
文章指出,CRISPR–Cas9系统正在逐渐成为一个对基因表达进行序列特异性调控的多功能平台。研究人员首先简短回顾了CRISPR–Cas9在基因组编辑中的应用。随后他们着重对CRISPR–dCas9进行了详细介绍。


细菌一直在与病毒或入侵核酸进行斗争,为此它们演化出了多种防御机制,CRISPR–Cas9适应性免疫系统就是其中之一。规律成簇的间隔短回文重复CRISPR与内切酶Cas9的组合,可以在引导RNA的指引下,靶标并切割入侵者的遗传物质。2012年研究者们利用这一特点,将CRISPR系统制成了强大的基因组编辑工具。该系统使用简单而且扩展性强,很快便受到了研究者们的广泛欢迎。

近年来,CRISPR技术如风暴一般席卷了生物学领域,它本身也在不断的更新换代。现在,CRISPR–Cas9系统已经不只是简单的基因组编辑工具。日前,斯坦福大学的齐磊(Lei Stanley Qi)和加州大学旧金山分校的Wendell A. Lim教授在Nature Reviews Molecular Cell Biology杂志上发表综述文章,探讨了CRISPR–Cas9在基因组编辑以外的技术发展和广泛用途。Wendell A. Lim和齐磊都是CRISPR领域的先行者,在Cell等顶级期刊上发表了多项突破性成果。

文章指出,CRISPR–Cas9系统正在逐渐成为一个对基因表达进行序列特异性调控的多功能平台。研究人员首先简短回顾了CRISPR–Cas9在基因组编辑中的应用。随后他们着重对CRISPR–dCas9进行了详细介绍。

dCas9是因为突变失去核酸酶活性的Cas9,它依然能在RNA的指引下到达目的地,只是无法进行剪切。dCas9能够在不改变DNA序列的情况下直接操纵转录过程。dCas9还能招募多种效应蛋白,在转录水平上进行基因调控。此外,人们还用dCas9在活细胞中成像染色体,解析长距离染色质互作。

CRISPR–dCas9可以实现RNA引导的基因组转录调控,比如CRISPRi转录抑制和CRISPRa转录激活。这种基因表达调控工具已经在多种生物(包括细菌和真核细胞)中得到了应用。研究人员在文章中总结了CRISPR–dCas9的研究现状,探讨了CRISPR–dCas9在多重基因调控、全基因组筛选、细胞命运设计等方面的具体应用,还展望了该技术未来在生物学研究和医学领域的发展潜力。

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