Crisper Cas 9技術(shù)介紹

1、Crispr Cas961314104張紫菡CRISPR是什么？病毒能把自己的基因整合到細(xì)菌，利用細(xì)菌的細(xì)胞工具為自己的基因復(fù)制服務(wù)。細(xì)菌為了將病毒的外來入侵基因清除，進(jìn)化出CRISPR系統(tǒng)，利用這個系統(tǒng)，細(xì)菌可以不動聲色地把病毒基因從自己的染色體上切除，這是細(xì)菌特有的免疫系統(tǒng)。后來，研究人員發(fā)現(xiàn)，它似乎是一種精確的萬能基因武器，可以用來刪除、添加、激活或抑制其他生物體的目標(biāo)基因，這些目標(biāo)基因包括人、老鼠、斑馬魚、細(xì)菌、果蠅、酵母、線蟲和農(nóng)作物細(xì)胞內(nèi)的基因，這也意味著基因編輯器是一種可以廣泛使用的生物技術(shù)。CRISPR是什么？CRISPR簇是一個廣泛存在于細(xì)菌和古生菌基因組中的特殊簇是一個廣泛

2、存在于細(xì)菌和古生菌基因組中的特殊DNA重復(fù)序列家族，其序列由重復(fù)序列家族，其序列由一個前導(dǎo)區(qū)一個前導(dǎo)區(qū)(Leader)、多個短而高度保守的重復(fù)序列區(qū)、多個短而高度保守的重復(fù)序列區(qū)(Repeat)和多個間隔區(qū)和多個間隔區(qū)(Spacer)組組成。成。Spacer區(qū)域由俘獲的外源區(qū)域由俘獲的外源DNA組成，類似免疫記憶，當(dāng)含有同樣序列的外源組成，類似免疫記憶，當(dāng)含有同樣序列的外源DNA入侵入侵時，可被細(xì)菌機(jī)體識別，并進(jìn)行剪切使之表達(dá)沉默，達(dá)到保護(hù)自身安全的目的。時，可被細(xì)菌機(jī)體識別，并進(jìn)行剪切使之表達(dá)沉默，達(dá)到保護(hù)自身安全的目的。CRISPR簇附近存在一個多態(tài)性家族基因。該家族編碼的蛋白質(zhì)均含有可與

3、核酸發(fā)生作用的功能域簇附近存在一個多態(tài)性家族基因。該家族編碼的蛋白質(zhì)均含有可與核酸發(fā)生作用的功能域(具有核酸酶、解旋酶、整合酶和聚合酶等活性具有核酸酶、解旋酶、整合酶和聚合酶等活性)，并且與，并且與CRISPR區(qū)域共同發(fā)揮作用，因此區(qū)域共同發(fā)揮作用，因此被命名為被命名為CRISPR關(guān)聯(lián)基因關(guān)聯(lián)基因(CRISPR associated)，縮寫為，縮寫為Cas。Cas基因與基因與CRISPR共同共同進(jìn)化，共同構(gòu)成一個高度保守的系統(tǒng)。進(jìn)化，共同構(gòu)成一個高度保守的系統(tǒng)。目前發(fā)現(xiàn)的目前發(fā)現(xiàn)的CRISPR/Cas系統(tǒng)有三種不同類型即系統(tǒng)有三種不同類型即I型、型、II型和型和III型，在型，在II型系統(tǒng)中型

4、系統(tǒng)中pre-crRNA的加工由的加工由Cas家族中的家族中的Cas9單獨(dú)參與。單獨(dú)參與。Cas9含有在氨基末端的含有在氨基末端的RuvC和蛋白質(zhì)中部的和蛋白質(zhì)中部的HNH2個獨(dú)特的活性位點(diǎn)，在個獨(dú)特的活性位點(diǎn)，在crRNA成熟和雙鏈成熟和雙鏈DNA剪切中發(fā)揮剪切中發(fā)揮作用。作用。Crispr Cas9 工作原理 crRNA（ CRISPR-derived RNA ）通過堿基配對與 tracrRNA （trans-activating RNA ）結(jié)合形成 tracrRNA/crRNA 復(fù)合物，此復(fù)合物引導(dǎo)核酸酶 Cas9 蛋白在與 crRNA 配對的序列靶位點(diǎn)剪切雙鏈 DNA。而通過人工設(shè)計這

5、兩種 RNA，可以改造形成具有引導(dǎo)作用的sgRNA （singleguide RNA ），足以引導(dǎo) Cas9 對 DNA 的定點(diǎn)切割。Crispr Cas9應(yīng)用2013 年 1 月份，美國兩個實驗室在Science雜志發(fā)表了基于 CRISPR-Cas9 技術(shù)在細(xì)胞系中進(jìn)行基因敲除的新方法，利用靶點(diǎn)特異性的 RNA 將 Cas9 核酸酶帶到基因組上的具體靶點(diǎn)，從而對特定基因位點(diǎn)進(jìn)行切割導(dǎo)致突變，是一種可靠、高效、快速的構(gòu)建敲除動物模型的新方法?；蚓庉嫵蔀檩^小型特殊作物和動物的一個可行選擇。過去幾年間，研究人員利用該方法對小型豬進(jìn)行了基因改造，并且獲得了抗病小麥和水稻。他們還在通過基因改造獲得沒有角的牛、抵抗疾病的山羊和富含維生素的甜橙等方面取得進(jìn)步。在干細(xì)胞或者受精卵中定向切除致病基因，用預(yù)期的DNA模板片段進(jìn)行增添和修復(fù)。可針對多個基因靶向，對多基因疾病的研究有著重要作用。Crispr Cas9隱患生態(tài)系統(tǒng)或被改變生態(tài)系統(tǒng)或被改變除了農(nóng)業(yè)，研究人員正在考慮CRISPR如何能被或者說應(yīng)當(dāng)被用于野外的生物體。大部分注意力集中在一種被稱為基因驅(qū)動的方法上，因為它能迅速將被編輯基因在整個種群中傳播。很多研究人員非常擔(dān)心，改變整個種群或?qū)⑵淙壳宄龝ι鷳B(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生無法預(yù)知的災(zāi)難性后果：這可能意味著其他害蟲會出現(xiàn)，或者影響食物鏈上處于較高位置的捕食者。他們還