张燕:新CRISPR-Cas9工具可精确编辑RNA和DNA

【字体: 时间:2018年03月01日 来源:生物通

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  CRISPR-Cas9技术在短短五年内风靡全球实验室,成为了生物科学领域最炙手可热的研究工具,它可以对基因进行定点的精确编辑,但是大多数CRISPR工具只能编辑基因组DNA,并不能在RNA上编辑。

  

生物通报道:CRISPR-Cas9技术在短短五年内风靡全球实验室,成为了生物科学领域最炙手可热的研究工具,它可以对基因进行定点的精确编辑,但是大多数CRISPR工具只能编辑基因组DNA,并不能在RNA上编辑。

来自密西根大学的一组研究人员发现了一种单一蛋白,能同时对DNA和RNA进行CRISPR精确可编程切割,这一新技术未来有望用于治疗与RNA相关的疾病-例如局灶性癫痫、杜氏肌营养不良症以及帕金森病等。

相关研究成果公布在Molecular Cell杂志上。

文章的通讯作者是密西根大学生物化学系助理教授张燕(Yan Zhang),她表示:“我们发现的脑膜炎细菌Cas9有多重功用,让我们有机会进行双重靶向——可以一次性在RNA和DNA上同时做基因编辑,又或者可以选择只进行单一的RNA编辑,而不会影响相应的基因组位点。这赋予科学家更多的灵活性。”  

NmeCas9

在细胞中,染色体中含有的DNA可作为制造细胞所需物质的永久性百科全书。但要真正完成生物进程,细胞需要从染色体转录RNA。

RNA最重要的功能之一,就是在细胞里“复印”DNA片段,细胞内的机制就可以解读指令,然后制造蛋白。很多疾病的产生是源自RNA。

这种最新发现的Cas9来自脑膜炎细菌,这种细菌每年会引发一些最严重和致命的脑膜炎病例。

研究人员利用他们新发现的NmeCas9构建了新型CRISPR系统,而且NmeCas9比CRISPR中使用的其他Cas9蛋白质小得多,更有利于临床上使用。

张燕与文章一作:Beth A. Rousseau和Zhonggang Hou博士在密歇根大学医学院的实验室中检测了NmeCas9蛋白。结果证明“CRISPR-Cas9完成的所有操作都可以在RNA水平上操控染色体。”

意外发现

其实NmeCas9的发现是偶然发生的,当时RNA是作为对照样本的,但研究人员发现它也在减少。通过深入挖掘,研究人员发现了NmeCas9的双重切割功能,并开始对其进行生物化学测试。

除了他们的发现之外,张燕也知道另外两个小组正在准备报告或刚刚报道了来自其他细菌的Cas9蛋白,它们可以在没有任何刺激辅因子的情况下进行RNA靶向,而不像以前的RNA编辑CRISPR-Cas9技术。

“如果NmeCas9能够在活细胞中发挥作用,我们可以将其开发为编辑信使RNA转录本的工具,这意味着我们可以在不操纵基因的情况下阻断基因产物,”张燕说,“我们也可以利用它作为一种研究工具,将荧光标记物标记到特定的RNA序列,或阻止事件如RNA剪接的发生。”

这一研究团队希望将来可以将其应用到人类细胞,如果成功的话,将能干预因RNA变异或者RNA剪接,运输等过程异常而导致的疾病。

(生物通)

作者简介:

Yan Zhang

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Assistant Professor

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CRISPR-Cas is a RNA-guided, genetic interference pathway in prokaryotes that enables acquired immunity against invasive nucleic acids. Nowadays, CRISPRs also provide formidable tools for facile, programmable genome engineering in eukaryotes. Cas9 proteins are the “effector” endonucleases for CRISPR interference; and have recently begun to be also recognized as important players in other aspects of bacterial physiology (e.g. acquisition of new spacers into CRISPRs, endogenous gene regulation, and microbial pathogenesis, etc.).My laboratory is broadly interested in CRISPR biology and mechanism. We will use Neisseria species as our model system, and E. coli and human cells as additional platforms. We employ complementary biochemical, microbiological, genetic and genomic approaches. We are also interested in working with the broader scientific community to develop and apply novel CRISPR-based tools to tackle diverse biological questions.

原文标题:
Programmable RNA Cleavage and Recognition by a Natural CRISPR-Cas9 System from Neisseria meningitidis



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