基因编辑新突破:原位编辑系统揭示分子机制
关键词: #健康资讯
关键词: #健康资讯
最近,一些基因编辑领域的研究人员开始着眼于开发能够绕过CRISPR-Cas9系统限制的工具,因为这个系统在准确性和其他安全性方面存在一些疑虑。
最新研发的工具是所谓的原位编辑系统,包含两个主要部分:原位编辑酶以及原位编辑guide RNA (pegRNA)。原位编辑酶结合了SpCas9蛋白和逆转录酶,而pegRNA则是一个改良过的导向RNA,用于识别DNA中的目标序列并编码所需的编辑操作。
原位编辑技术已成功实现在植物、斑马鱼和小鼠的活体细胞中。但是,由于缺乏结构信息,通过pegRNA引导的逆转录的分子机制仍不十分明确。
目前,东京大学的科研人员使用冷冻电子显微镜成功确定了SpCas9-M-MLV RTΔRNaseH-pegRNA-靶向DNA复合物在不同状态下的三维结构。
东京大学生物科学系的Yutaro Shuto博士解释道:“我们发现原位基因编辑复合物在实验条件下具有不稳定性,因此要优化复合物以保持稳定是非常具有挑战性的。很长一段时间,我们只能确定Cas9的结构。”
通过对这些结构的功能进行分析,我们还发现了原位编辑器是如何在不切割DNA双螺旋的两条链的情况下进行逆转录的。阐明这些分子机制对于研发精准的基因编辑工具以实施基因疗法至关重要。
研究人员已成功确定了在DNA上进行逆转录时的原位编辑复合物的多种状态的三维结构。该结构显示逆转录酶结合到与DNA切割相关的Cas9蛋白的部分双螺旋单链分离。
在逆转录的过程中,逆转录酶会相对于Cas9蛋白保持不动。结构和生物化学分析还指出,逆转录酶可能引起额外和非预期的片段插入。
具體來說,作者提到:“通過終止結構及功能分析,我們揭示了M-MLV RT在預期位置之外進行逆轉錄延伸,導致腳手架來源的插入,在目標位置引起不希望的編輯。此外,結構比較顯示,在啟動、初始化和延伸狀態之間,M-MLV RT在逆轉錄過程中與SpCas9保持一致的位置,而由pegRNA合成的DNA異二聚體沿著SpCas9的表面積累。”
Shuto解释道:“我们在这项研究中用于确定结构的策略同样可应用于其他由不同Cas9蛋白和逆转录酶构成的原位编辑工具。我们期待利用获得的新结构信息来推动原位编辑器的进步。”
2024-09-21
2024-09-21
2024-09-21
2024-09-21
2024-09-21