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同期中國學(xué)者連發(fā)兩篇文章 聚焦CRISPR-C2c1系統(tǒng)

日期:2016-12-22 09:01:27

 去年Broad研究所的張鋒研究組采用了一種新生物信息學(xué)方法發(fā)現(xiàn)了暫時被命名為C2c1C2c2C2c3的新蛋白,這些蛋白的發(fā)現(xiàn)有望進(jìn)一步擴(kuò)大基因組編輯工具箱,為生物醫(yī)學(xué)研究開辟新的途徑。

 

近期來自中科院生物物理研究所的研究人員解析了結(jié)合有sgRNAC2c1晶體結(jié)構(gòu),并發(fā)現(xiàn)C2c1對應(yīng)的sgRNA呈現(xiàn)出一種與Cas9對應(yīng)的sgRNA或最近報道過的Cpf1所對應(yīng)的crRNA顯著不同的結(jié)構(gòu)。這有助于開發(fā)新的基因組編輯工具,降低基因編輯過程中的脫靶現(xiàn)象。

 

相關(guān)研究成果在線公布在1215日的Molecular Cell雜志上,文章的通訊作者是中科院生物物理研究所王艷麗研究員,王艷麗研究組主要研究方向?yàn)?span lang="EN-US">CRISPR/Cas系統(tǒng)的作用機(jī)理研究與小分子介導(dǎo)的基因沉默的結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究,其研究組去年解析了Cas1-Cas2與多種類型DNA的復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)了Cas1-Cas2識別外源入侵DNA分子機(jī)制。

 

在最新研究中,研究人員解析了結(jié)合有sgRNAC2c1晶體結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)顯示C2c1由兩個區(qū)域構(gòu)成,分別是具有識別sgRNA功能的REC區(qū)域和具有核酸酶功能的NUC區(qū)域。sgRNA是由crRNAtracrRNA人工嵌合而成,其中,crRNA結(jié)合在C2c1的中心孔道內(nèi),tracrRNA則被安置在C2c1外表面的凹槽中。

 

有趣的是,通過進(jìn)一步觀察,研究人員發(fā)現(xiàn)C2c1對應(yīng)的sgRNA呈現(xiàn)出一種與Cas9對應(yīng)的sgRNA或最近報道過的Cpf1所對應(yīng)的crRNA顯著不同的結(jié)構(gòu)。受到這個新結(jié)構(gòu)的提示,研究人員一方面分析了其他物種的C2c1所對應(yīng)的sgRNA結(jié)構(gòu),另一方面縮短了該sgRNA的長度,并進(jìn)行活性實(shí)驗(yàn),這兩方面的結(jié)果都初步驗(yàn)證了這種獨(dú)特結(jié)構(gòu)的真實(shí)性和有效性。

 

此外,該研究還發(fā)現(xiàn)目的序列的單個堿基突變可以顯著降低C2c1剪切活性,這表明C2c1對靶定的目的序列有極其嚴(yán)格的要求,這一研究結(jié)果有助于開發(fā)新的基因組編輯工具,降低基因編輯過程中的脫靶現(xiàn)象。

 

同時生物物理所的高璞研究組也與Sloan研究所的Dinshaw J. Patel教授合作,在Cell上發(fā)文,解析了C2c1-sgRNA二元復(fù)合物及C2c1-sgRNA-DNA多種三元復(fù)合物結(jié)構(gòu)。并且他們通過結(jié)構(gòu)分析,揭示了C2c1不同于Cas9Cpf1的獨(dú)特target DNA識別和切割方式。

 

而且研究人員還首次明確了C2c1對雙鏈DNA的切割會產(chǎn)生7nt的粘性末端。這是目前所有用于基因組編輯的CRISPR-Cas系統(tǒng)所能產(chǎn)生的最長粘性末端,將有希望提高切割后的連接效率。

 

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