2012年8月13日 訊 /生物谷BIOON/ --近日,，來自伯克利實驗室的遺傳工程師和基因組學家研究發(fā)現了編輯基因組（editing genomes）新的高效用形式,，這項研究為以后新型藥物的研發(fā)和生物能源的開發(fā)提供了新的建議，而且其可以在遺傳學上修飾微生物,，比如細菌和真菌,。相關研究成果刊登在了國際著名雜志Science上。
研究者發(fā)現了一種雙鏈的RNA結構主要負責指揮細菌蛋白質以特殊的核苷酸序列來清理外來的DNA序列,。后期研究中研究者發(fā)現他們有可能程序化操作攜帶有單股RNA的蛋白質來清除一些DNA序列,。研究者Doudna表示，我們發(fā)現了RNA指導清除雙股DNA的分子機制,，而這種機制恰恰是細菌獲得性免疫系統(tǒng)的關鍵,。
研究報告中指出，一種程序化的二元RNA指導的DNA核酸內切酶可以適應細菌的免疫系統(tǒng),，細菌為了生存,，其依賴于一種適應性的基于核酸的免疫系統(tǒng),，這種免疫系統(tǒng)以一種名為CRISPR的遺傳元件為中心，CRISPR是Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats的簡寫（叢生的調節(jié)回文重復）,。CRISPRs和核酸內切酶結合后可以利用小的專門的crRNA（CRISPR衍生的RNA）來作為靶點去破壞病毒或者其它外源質粒的DNA,。
有三種不同類型的CRISPR/Cas免疫系統(tǒng)，研究者研究了II型,，其主要依賴于核酸內切酶來進行靶點來摧毀外源DNA,。研究者在II型免疫系統(tǒng)中發(fā)現，crRNA可以通過堿基對來連接反式活性的RNA（tracr-RNA）來形成兩元RNA結構,。這種二元RNA結構分子可以指導Cas9蛋白質來在特定位點引入雙鏈DNA的斷裂,。而Cas9可以結合tracrRNA：crRNA復合物反過來通過指導其來結合至DNA序列上發(fā)揮作用。
CRISPR系統(tǒng)可以被移植入異源的細菌菌株中,，研究數據也揭示了CRISPR基因座可以在自然界之間進行水平轉移,。相關研究由霍華德休斯醫(yī)學院等機構提供支持。
（生物谷Bioon.com）
編譯自：Programmable DNA Scissors Found for Bacterial Immune System
doi:10.1126/science.1225829
PMC:
PMID:
A Programmable Dual-RNA–Guided DNA Endonuclease in Adaptive Bacterial Immunity
Martin Jinek1,2,*, Krzysztof Chylinski3,4,*, Ines Fonfara4, Michael Hauer2,†, Jennifer A. Doudna1,2,5,6,‡, Emmanuelle Charpentier4,‡
CRISPR/Cas systems provide bacteria and archaea with adaptive immunity against viruses and plasmids by using crRNAs to guide the silencing of invading nucleic acids. We show here that in a subset of these systems, the mature crRNA base-paired to trans-activating tracrRNA forms a two-RNA structure that directs the CRISPR-associated protein Cas9 to introduce double-stranded (ds) breaks in target DNA. At sites complementary to the crRNA-guide sequence, the Cas9 HNH nuclease domain cleaves the complementary strand while the Cas9 RuvC-like domain cleaves the noncomplementary strand. The dual-tracrRNA:crRNA, when engineered as a single RNA chimera, also directs sequence-specific Cas9 dsDNA cleavage. Our study reveals a family of endonucleases that use dual RNAs for site-specific DNA cleavage and highlights the potential to exploit the system for RNA-programmable genome editing.
