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基因科學：更多樣的DNA剪刀
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基因科學：更多樣的DNA剪刀
圖片來源：Pixabay
作為DNA編輯係統，CRISPR-Cas9正在徹底改變科學家研究遺傳疾病的方式。大多數研究人員使用一種特定的、來自化膿性鏈球菌的Cas9蛋白來改變DNA。但其他微生物也有它們自己的Cas9蛋白，來自不同微生物的Cas9蛋白能在不同的位置切割基因，從而幫助研究人員設計更精確和靈活的治療方法。在一項發表於《自然·通訊》（Nature Communications）的最新研究中，研究人員分析了幾十個Cas9變種，發現這些“分子剪刀”在識別和切割DNA時具有廣泛的多樣性。
圖片來源：Pixabay
在切割遺傳物質時，Cas9蛋白需要一個“引導”RNA分子，將自身引導到特定的DNA序列上，而這個序列需要被稱為“原間隔子鄰近基序”（PAM）的特定短串DNA序列終止。Cas9蛋白隻能在其對應的特定PAM序列所在的地方切割DNA。立陶宛維爾紐斯大學的生物化學家維吉尼亞·希克尼斯（Virginijus Šikšnys，這項研究的主要作者）表示，這種嚴格的要求限製了研究人員可以在DNA上進行基因編輯的位置。
希克尼斯表示，為了擴大選擇範圍，生物學家在“數據庫裏成千上萬的Cas9蛋白序列”中搜索，確定了79個來自不同細菌的候選蛋白。他們在模擬細胞內液環境的實驗體係中構建每個Cas9蛋白，然後向每個不同Cas9蛋白的實驗體係中加入包含隨機PAM編碼的DNA片段。
加利福尼亞學伯克利分校的帕特裏克·保施（Patrick Pausch，並未參與這項研究）表示，大多數Cas9蛋白最終都會識別出某種特定的PAM序列——這一特性可以幫助生物工程師在更多的位點切割DNA。
圖片來源：Pixabay
擁有更多可選擇的Cas9蛋白，可能有助於研究人員規避某些因為基因編輯療法而產生的特異性免疫反應。此前的一項研究發現，在125名獻血者中，58%的人有針對化膿性鏈球菌產生的Cas9抗體。如果采用的Cas9蛋白來自更無害的細菌，可能更不容易觸發不良反應。
美國艾奧瓦州立大學生物化學家迪帕裏·薩西塔（Dipali Sashital，並未參與這項研究）說：“我認為，這項研究探索了如此廣泛而不同的Cas9蛋白，為基因編輯領域提供了非常有價值的貢獻。”薩西塔還表示，這項工作有可能催生出新的基因編輯工具。但他同時指出，這項工作仍然較為基礎，研究團隊還沒有證明這些Cas9蛋白也能在真正的基因編輯中起作用。
研究人員下一步計劃在活體組織中測試其中一部分Cas9蛋白。無論表現如何，這個全新的Cas9蛋白庫都說明了這些DNA剪刀具有顯著的多樣性，希克尼斯說：“這就像擁有了許多把剪刀，而不是單一的某一把。”
撰文：尼科·麥卡蒂（Niko McCarty）
翻譯：施懌
文章來源：環球科學
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作為DNA編輯係統，CRISPR-Cas9正在徹底改變科學家研究遺傳疾病的方式。大多數研究人員使用一種特定的、來自化膿性鏈球菌的Cas9蛋白來改變DNA。但其他微生物也有它們自己的Cas9蛋白，來自不同微生物的Cas9蛋白能在不同的位置切割基因，從而幫助研究人員設計更精確和靈活的治療方法。在一項發表於《自然·通訊》（Nature Communications）的最新研究中，研究人員分析了幾十個Cas9變種，發現這些“分子剪刀”在識別和切割DNA時具有廣泛的多樣性。
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在切割遺傳物質時，Cas9蛋白需要一個“引導”RNA分子，將自身引導到特定的DNA序列上，而這個序列需要被稱為“原間隔子鄰近基序”（PAM）的特定短串DNA序列終止。Cas9蛋白隻能在其對應的特定PAM序列所在的地方切割DNA。立陶宛維爾紐斯大學的生物化學家維吉尼亞·希克尼斯（Virginijus Šikšnys，這項研究的主要作者）表示，這種嚴格的要求限製了研究人員可以在DNA上進行基因編輯的位置。
希克尼斯表示，為了擴大選擇範圍，生物學家在“數據庫裏成千上萬的Cas9蛋白序列”中搜索，確定了79個來自不同細菌的候選蛋白。他們在模擬細胞內液環境的實驗體係中構建每個Cas9蛋白，然後向每個不同Cas9蛋白的實驗體係中加入包含隨機PAM編碼的DNA片段。
加利福尼亞學伯克利分校的帕特裏克·保施（Patrick Pausch，並未參與這項研究）表示，大多數Cas9蛋白最終都會識別出某種特定的PAM序列——這一特性可以幫助生物工程師在更多的位點切割DNA。
圖片來源：Pixabay
擁有更多可選擇的Cas9蛋白，可能有助於研究人員規避某些因為基因編輯療法而產生的特異性免疫反應。此前的一項研究發現，在125名獻血者中，58%的人有針對化膿性鏈球菌產生的Cas9抗體。如果采用的Cas9蛋白來自更無害的細菌，可能更不容易觸發不良反應。
美國艾奧瓦州立大學生物化學家迪帕裏·薩西塔（Dipali Sashital，並未參與這項研究）說：“我認為，這項研究探索了如此廣泛而不同的Cas9蛋白，為基因編輯領域提供了非常有價值的貢獻。”薩西塔還表示，這項工作有可能催生出新的基因編輯工具。但他同時指出，這項工作仍然較為基礎，研究團隊還沒有證明這些Cas9蛋白也能在真正的基因編輯中起作用。
研究人員下一步計劃在活體組織中測試其中一部分Cas9蛋白。無論表現如何，這個全新的Cas9蛋白庫都說明了這些DNA剪刀具有顯著的多樣性，希克尼斯說：“這就像擁有了許多把剪刀，而不是單一的某一把。”
撰文：尼科·麥卡蒂（Niko McCarty）
翻譯：施懌
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