【科普】如何利用CRISPR/Cas系统进行基因编辑?

文摘   科学   2024-08-23 16:53   上海  

作者:蒋玮
审核:谢胜松(华中农业大学)

编辑:何川
农业生物安全评价研究团队


根据细菌CRISPR免疫机制,科学家们首先研究出CRISPR/Cas9系统,它由两部分组成:引导RNA和Cas9核酸内切酶。引导RNA一端可以与Cas9核酸内切酶紧密结合,另一端则通过20个碱基来识别目标基因的特定DNA序列。这个特定的DNA序列位于PAM序列的前面。

引导RNA类似于“定位器”,我们根据PAM序列前20个碱基,修改引导RNA即可精确识别目标DNA序列,而Cas9核酸内切酶通过引导RNA带路,到达目标DNA序列位置上,并在那里切断DNA序列。

当DNA序列被切断后,细胞会启动DNA修复功能来修补这个切口。但由于修复过程中有时并不完美,切口处会发生碱基的插入、缺失和替换等变化,导致目标基因的功能丧失,这就是最基础的一种基因敲除原理。经过科学家们的不断研究,现在可以通过同源定向修复等方式精确地控制基因的修复,也就是说可以根据人类的意愿,任意改变碱基,甚至插入一段新的DNA序列。

CRISPR-Cas9工作原理图
(来源于:李琳, 朱学明, 鲍坚东, 等. 基因编辑的“前世今生”[J]. 浙江农业学报,2022, 34(5): 1091 - 1102.)


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什么是基因编辑技术

基因编辑技术的发展

CRISPR/Cas系统—细菌的免疫机制

细菌CRISPR/Cas系统如何区分自身DNA和噬菌体DNA


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