Nature：操縱Cas9的REC3結(jié)構(gòu)域可大幅降低CRISPR-Cas9的脫靶效應(yīng)
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2021-07-15
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Nature：操縱Cas9的REC3結(jié)構(gòu)域可大幅降低CRISPR-Cas9的脫靶效應(yīng)
? ? ? ? 在一項新的研究中，來自美國加州大學(xué)伯克利分校、麻省總醫(yī)院、哈佛醫(yī)學(xué)院和勞倫斯伯克利國家實驗室的研究人員鑒定出Cas9蛋白中的一個關(guān)鍵區(qū)域決定著CRISPR-Cas9如何精準(zhǔn)地對靶DNA序列進(jìn)行編輯，對它進(jìn)行微調(diào)可產(chǎn)生超精準(zhǔn)的基因編輯器，并且使得該基因編輯器的脫靶切割（off-target cutting）活性降低到有史以來的最低水平。相關(guān)研究結(jié)果于2017年9月20日在線發(fā)表在Nature期刊上，論文標(biāo)題為“Enhanced proofreading governs CRISPR–Cas9 targeting accuracy”。論文通信作者為加州大學(xué)伯克利分校分子與細(xì)胞生物學(xué)教授、霍華德-休斯醫(yī)學(xué)研究所研究員Jennifer Doudna博士。
? ? ? ? 在CRISPR-Cas9中，Cas9蛋白起著結(jié)合和切割DNA的作用。這些研究人員說，他們鑒定出的這種蛋白區(qū)域作為DNA切割的一種主控制器發(fā)揮作用，是對Cas9進(jìn)行重新設(shè)計進(jìn)一步提高它的切割精準(zhǔn)度的一種顯而易見的靶標(biāo)。這種方法應(yīng)當(dāng)有助科學(xué)家們定制設(shè)計Cas9變異體，從而使得CRISPR-Cas9在錯誤位點上對DNA進(jìn)行編輯的幾率最小化。當(dāng)利用CRISPR-Cas9在人體進(jìn)行基因治療時，這是一個關(guān)鍵的考慮因素。
? ? ? ? 一種提高精準(zhǔn)度的策略是在這種控制性的被稱作REC3的蛋白結(jié)構(gòu)域中引入突變，然后觀察哪些突變會提高精準(zhǔn)度，同時不會影響在靶切割（on-target cutting）的效率。
? ? ? ? 論文共同第一作者、Doudna實驗室研究生Janice Chen說，“我們發(fā)現(xiàn)即便Cas9的REC3結(jié)構(gòu)域發(fā)生微小的變化也會影響在靶編輯和脫靶編輯之間的差異，這提示著這個結(jié)構(gòu)域明顯是通過深入地誘發(fā)突變來改善靶向特異性的候選者。作為這項研究的延伸，相比于我們之前開展的靶向突變，我們能夠在REC3結(jié)構(gòu)域中更加無偏向性地引入突發(fā)?！逼渌恼撐墓餐谝蛔髡邽榧又荽髮W(xué)伯克利分校的Yavuz Dagdas和哈佛醫(yī)學(xué)院的Benjamin Kleinstiver。
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