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基因科学：更多样的DNA剪刀
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基因科学：更多样的DNA剪刀
图片来源：Pixabay
作为DNA编辑系统，CRISPR-Cas9正在彻底改变科学家研究遗传疾病的方式。大多数研究人员使用一种特定的、来自化脓性链球菌的Cas9蛋白来改变DNA。但其他微生物也有它们自己的Cas9蛋白，来自不同微生物的Cas9蛋白能在不同的位置切割基因，从而帮助研究人员设计更精确和灵活的治疗方法。在一项发表于《自然·通讯》（Nature Communications）的最新研究中，研究人员分析了几十个Cas9变种，发现这些“分子剪刀”在识别和切割DNA时具有广泛的多样性。
图片来源：Pixabay
在切割遗传物质时，Cas9蛋白需要一个“引导”RNA分子，将自身引导到特定的DNA序列上，而这个序列需要被称为“原间隔子邻近基序”（PAM）的特定短串DNA序列终止。Cas9蛋白只能在其对应的特定PAM序列所在的地方切割DNA。立陶宛维尔纽斯大学的生物化学家维吉尼亚·希克尼斯（Virginijus Šikšnys，这项研究的主要作者）表示，这种严格的要求限制了研究人员可以在DNA上进行基因编辑的位置。
希克尼斯表示，为了扩大选择范围，生物学家在“数据库里成千上万的Cas9蛋白序列”中搜索，确定了79个来自不同细菌的候选蛋白。他们在模拟细胞内液环境的实验体系中构建每个Cas9蛋白，然后向每个不同Cas9蛋白的实验体系中加入包含随机PAM编码的DNA片段。
加利福尼亚学伯克利分校的帕特里克·保施（Patrick Pausch，并未参与这项研究）表示，大多数Cas9蛋白最终都会识别出某种特定的PAM序列——这一特性可以帮助生物工程师在更多的位点切割DNA。
图片来源：Pixabay
拥有更多可选择的Cas9蛋白，可能有助于研究人员规避某些因为基因编辑疗法而产生的特异性免疫反应。此前的一项研究发现，在125名献血者中，58%的人有针对化脓性链球菌产生的Cas9抗体。如果采用的Cas9蛋白来自更无害的细菌，可能更不容易触发不良反应。
美国艾奥瓦州立大学生物化学家迪帕里·萨西塔（Dipali Sashital，并未参与这项研究）说：“我认为，这项研究探索了如此广泛而不同的Cas9蛋白，为基因编辑领域提供了非常有价值的贡献。”萨西塔还表示，这项工作有可能催生出新的基因编辑工具。但他同时指出，这项工作仍然较为基础，研究团队还没有证明这些Cas9蛋白也能在真正的基因编辑中起作用。
研究人员下一步计划在活体组织中测试其中一部分Cas9蛋白。无论表现如何，这个全新的Cas9蛋白库都说明了这些DNA剪刀具有显著的多样性，希克尼斯说：“这就像拥有了许多把剪刀，而不是单一的某一把。”
撰文：尼科·麦卡蒂（Niko McCarty）
翻译：施怿
文章来源：环球科学
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作为DNA编辑系统，CRISPR-Cas9正在彻底改变科学家研究遗传疾病的方式。大多数研究人员使用一种特定的、来自化脓性链球菌的Cas9蛋白来改变DNA。但其他微生物也有它们自己的Cas9蛋白，来自不同微生物的Cas9蛋白能在不同的位置切割基因，从而帮助研究人员设计更精确和灵活的治疗方法。在一项发表于《自然·通讯》（Nature Communications）的最新研究中，研究人员分析了几十个Cas9变种，发现这些“分子剪刀”在识别和切割DNA时具有广泛的多样性。
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在切割遗传物质时，Cas9蛋白需要一个“引导”RNA分子，将自身引导到特定的DNA序列上，而这个序列需要被称为“原间隔子邻近基序”（PAM）的特定短串DNA序列终止。Cas9蛋白只能在其对应的特定PAM序列所在的地方切割DNA。立陶宛维尔纽斯大学的生物化学家维吉尼亚·希克尼斯（Virginijus Šikšnys，这项研究的主要作者）表示，这种严格的要求限制了研究人员可以在DNA上进行基因编辑的位置。
希克尼斯表示，为了扩大选择范围，生物学家在“数据库里成千上万的Cas9蛋白序列”中搜索，确定了79个来自不同细菌的候选蛋白。他们在模拟细胞内液环境的实验体系中构建每个Cas9蛋白，然后向每个不同Cas9蛋白的实验体系中加入包含随机PAM编码的DNA片段。
加利福尼亚学伯克利分校的帕特里克·保施（Patrick Pausch，并未参与这项研究）表示，大多数Cas9蛋白最终都会识别出某种特定的PAM序列——这一特性可以帮助生物工程师在更多的位点切割DNA。
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拥有更多可选择的Cas9蛋白，可能有助于研究人员规避某些因为基因编辑疗法而产生的特异性免疫反应。此前的一项研究发现，在125名献血者中，58%的人有针对化脓性链球菌产生的Cas9抗体。如果采用的Cas9蛋白来自更无害的细菌，可能更不容易触发不良反应。
美国艾奥瓦州立大学生物化学家迪帕里·萨西塔（Dipali Sashital，并未参与这项研究）说：“我认为，这项研究探索了如此广泛而不同的Cas9蛋白，为基因编辑领域提供了非常有价值的贡献。”萨西塔还表示，这项工作有可能催生出新的基因编辑工具。但他同时指出，这项工作仍然较为基础，研究团队还没有证明这些Cas9蛋白也能在真正的基因编辑中起作用。
研究人员下一步计划在活体组织中测试其中一部分Cas9蛋白。无论表现如何，这个全新的Cas9蛋白库都说明了这些DNA剪刀具有显著的多样性，希克尼斯说：“这就像拥有了许多把剪刀，而不是单一的某一把。”
撰文：尼科·麦卡蒂（Niko McCarty）
翻译：施怿
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