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基因編輯系統分子機制獲揭示

2019-03-12 01:43:11 來源:健康報

  (記者衣曉峰 通訊員朱玉威)由哈爾濱工業大學生命學院教授黃志偉課題組完成的一項課題,日前發表在最新一期國際著名期刊《細胞研究》上。該項成果不僅首次揭示了高保真的Cas9基因編輯系統的分子機制,而且為改造SpCas9以及其他Cas核酸內切酶,使之成為更高效、更特異的基因編輯工具夯實了基礎,具有指導改造新型基因編輯系統的應用價值,可望今后有效地治療遺傳性疾病和疑難病。


  CRISPR-Cas9系統是被廣泛應用于生物、醫學等領域的基因編輯工具。目前,科學家還在Cas9基礎上產生了高保真的SpCas9突變體,這些突變體都能成為更高效、更便捷的基因編輯工具和系統。但脫靶效應成了這一高效基因編輯工具的最大風險,可能會帶來意想不到的突變。其中,由于對SpCas9突變體的高保真結構基礎一直未知,造成脫靶效應的難題長期不能真正解決,讓人類難以精確調控基因編輯工具在什么時間、什么位置進行編輯。黃志偉及其課題組解析了SpCas9突變體(xCas9 3.7)、導向RNA,以及包含兩種不同序列的雙鏈DNA的復合物結構。研究發現,xCas9 3.7蛋白中第1219位的谷氨酸殘基與第1335位的精氨酸殘基形成的鹽橋作用,對SpCas9選擇可編輯的底物DNA序列至關重要——xCas9 3.7中將1219位的谷氨酸突變為纈氨酸,破壞了鹽橋功效,解除了對1335精氨酸側鏈的限制,使其產生一定自由度,從而增強了對底物DNA的識別能力。

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