张锋Science文章:靶向RNA的新型CRISPR系统

【字体: www.ebiotrade.com 时间:2016年6月3日 来源:生物通

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  来自麻省理工学院-哈佛大学Broad研究所、麻省理工学院、美国国立卫生研究院、罗格斯大学新布朗斯维克分校和俄罗斯Skolkovo理工学院的研究人员,确定了一个靶向RNA而非DNA的新型CRISPR系统的特征。研究结果发表在《科学》(Science)杂志上。

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生物通报道  来自麻省理工学院-哈佛大学Broad研究所、麻省理工学院、美国国立卫生研究院、罗格斯大学新布朗斯维克分校和俄罗斯Skolkovo理工学院的研究人员,确定了一个靶向RNA而非DNA的新型CRISPR系统的特征。研究结果发表在《科学》(Science)杂志上。

这种新方法有潜力开辟一条强大的细胞操控途径。鉴于DNA编辑会造成细胞基因组永久性的改变,这一基于CRISPR的RNA靶向方法能允许研究人员生成可以上调或下调的短暂改变,相比现有的RNA干扰技术具有更大的特异性和功能。

Broad研究所核心成员张锋(Feng Zhang)博士以及NIH进化基因组学课题组负责人Eugene Koonin是这篇论文的共同资深作者。

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张锋博士是近几年大热的CRISPR/Cas9技术的先驱开创者之一。2013年,这位80后的年轻华人科学家开发出了可用来编辑DNA、敲除指定基因的CRISPR/Cas系统,自此之后一直致力于推动这一技术走向完美(聚焦最新CRISPR专利,张锋独占6项 )。而在改良及进一步操控CRISPR/Cas9这一工具加速基因组研究的同时,张锋课题组也在寻求进一步扩大基因组编辑的工具箱。

在2015年9月Cell杂志上的一项研究中,张锋及其同事们报告称发现了一种不同的CRISPR系统,其有潜力实现更简单、更精确的基因组工程操作。他们描述了这一新系统一些出乎意外的生物学特征,证实可以操控它来编辑人类细胞基因组(张锋Cell:新一代CRISPR基因组编辑系统)。

2015年10月,张锋博士与Eugene Koonin合作发现了自然存在的、具有基因组编辑潜力的三个新系统:C2c1、C2c2和C2c3。发现以及确定这些系统的特征有望进一步扩大基因组编辑工具箱,为生物医学研究开辟新的途径。这项研究发表在Molecular Cell杂志上(张锋Cell子刊:第二类CRISPR-Cas基因组编辑系统 )。

在最新的Science文章中,张锋、Eugene Koonin和同事们报告称,鉴别并确定了能够靶向和降解RNA的一种RNA引导酶——C2c2的功能特征。

研究结果揭示C2c2—第一个确定只靶向RNA的自然CRISPR系统——帮助保护细菌对抗了病毒感染。他们证实可以编程C2c2来切割细菌细胞中特异的RNA序列,这将使得它成为分子生物学工具箱中一个重要的新增工具。

C2c2专注靶向RNA的功能补充了靶向DNA的CRISPR-Cas9系统。能够只靶向RNA提供了以一种高通量的方式特异性控制RNA及更广泛地操控基因功能的能力。这有潜力加速了解、治疗和预防疾病的进程。

张锋说:“C2c2打开了通向强大CRISPR工具全新边界的大门。C2c2有着大量的可能性,我们对开发其成为可用于生命科学研究和医学的一个平台感到非常兴奋。”

Eugene Koonin说:“研究C2c2揭示出了细菌似乎利用来防御病毒的一个全新生物机制。这一策略的应用有可能是相当惊人的。”

当前,用来完成基因敲低的最常见技术是小干扰RNA(siRNA)。根据研究人员所说,C2c2 RNA编辑方法显示了更大的特异性,有潜力实现更广泛的应用,例如:

•添加一些模块到特定RNA序列中改变它们的功能(翻译成蛋白质的方式),这将使得它们成为用于大规模筛查及构建合成调控网络的有价值的工具。

•利用C2c2荧光标记RNAs作为一种方法来研究RNA的运输和亚细胞定位。

在这项工作中,研究小组利用C2c2精确地靶向及除去了特异的RNA序列——降低对应蛋白质的表达水平。这表明C2c2可以代表siRNA的一种替代方法,补充基于CRISPR的DNA编辑的特异性和简便性,提供给研究人员一种利用RNA的可调节基因“敲低”能力。

C2c2具有的一些优点使得它适合于工具开发:

•C2c2是一种双组件系统,只需要一条向导RNA来发挥功能

•C2c2遗传上可编码——这意味着可将必要元件合成为DNA传递到组织和细胞中。

论文的共同第一作者、张锋实验室研究生Omar Abudayyeh说:“C2c2有可能会对我们认识RNA在疾病和细胞功能中的作用造成最为重大的影响。”

生物通:何嫱)

生物通推荐原文索引:

Abudayyeh, O. et al. C2c2 is a single-component programmable RNA-guided RNA-targeting CRISPR effector. Science. Online First: June 2, 2014. DOI:10.1126/Science.xxxxx

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