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(xué)家研究發(fā)現(xiàn)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(xué)上修飾微生物,，比如細(xì)菌和真菌。相關(guān)研究成果刊登在了國際著名雜志Science上,。
研究者發(fā)現(xiàn)了一種雙鏈的RNA結(jié)構(gòu)主要負(fù)責(zé)指揮細(xì)菌蛋白質(zhì)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(xiàn)他們有可能程序化操作攜帶有單股RNA的蛋白質(zhì)來清除一些DNA序列。研究者Doudna表示,，我們發(fā)現(xiàn)了RNA指導(dǎo)清除雙股DNA的分子機制,，而這種機制恰恰是細(xì)菌獲得性免疫系統(tǒng)的關(guān)鍵。
研究報告中指出,，一種程序化的二元RNA指導(dǎo)的DNA核酸內(nèi)切酶可以適應(yīng)細(xì)菌的免疫系統(tǒng),，細(xì)菌為了生存，其依賴于一種適應(yīng)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(diào)節(jié)回文重復(fù)）。CRISPRs和核酸內(nèi)切酶結(jié)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(zhì)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(nèi)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(xiàn),，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(jié)構(gòu)。這種二元RNA結(jié)構(gòu)分子可以指導(dǎo)Cas9蛋白質(zhì)來在特定位點引入雙鏈DNA的斷裂,。而Cas9可以結(jié)合tracrRNA：crRNA復(fù)合物反過來通過指導(dǎo)其來結(jié)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(xì)菌菌株中，研究數(shù)據(jù)也揭示了CRISPR基因座可以在自然界之間進行水平轉(zhuǎn)移,。相關(guān)研究由霍華德休斯醫(yī)學(xué)院等機構(gòu)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.
