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抗CRIPSR蛋白可在基因组编辑时减少偏离标靶的基因剪切

Disabling Cas9 by an anti-CRISPR DNA mimic

American Association for the Advancement of Science

抗CRIPSR蛋白可在基因组编辑时减少偏离标靶的基因剪切:据Jiyung Shin、Jennifer Doudna和同事所做的一项研究报告,来自李斯特菌噬菌体的一种蛋白抑制剂可阻断CRISPR-Cas9的Cas9组分与DNA的相互作用,它提示了一种新的调控哺乳动物细胞基因编辑的方法。至关重要的是,在引入CRISPR-Cas9数小时后将这种抗CRISPR蛋白(被称作AcrIIA4)添入人类白血病细胞可令CRISPR-Cas9仍然能剪切标靶DNA,但同时却减少了偏离标靶的基因剪切。对这项研究的了解提示,AcrIIA4及其它天然的蛋白抑制剂可帮助改进基于CRIPSR和Cas酶的基因编辑尝试,这些基因编辑过程迄今仍然缺乏可控的“切断开关”以防止不想要的基因改变。尽管科学家们认识到Cas9抑制剂蛋白在哺乳动物细胞基因编辑中可能有用,但这些过程的基础机制尚未充分确立。在这里,Jiyung Shin等在一个结构性分析中首次对天然蛋白抑制剂AcrIIA4如何与Cas9酶相互作用进行了检查。他们发现,AcrIIA4会与“凹陷袋”内的酶结合,而该凹陷袋在一般情况下是被DNA插入的,AcrIIA4与酶的结合可阻止该酶附着于标靶DNA并对其进行切割。对人类细胞的研究揭示,如果这些细胞在基因编辑开始前就用该蛋白抑制剂进行处理,那么CRIPSR-Cas复合物就可大体上被阻止对任何部位的DNA进行剪切。结果还显示,大约一半的CRISPR-Cas9对DNA的击中目标的编辑(即该系统按照科学家所希望的方式对基因编辑进行正确的剪切)发生在该系统被引入后的6小时内。过去有些研究提示,该复合物可能在偏离目标的部位留置一段时间而未对它们进行剪切。为了利用这一时间顺序,Shin等人在人类白血病细胞内引进了一个被指示对2个基因(其中包括与镰状细胞病有关的基因)进行剪切的CRISPR-Cas9复合物,并接着在6小时后添加了AcrIIA4。结果显示,在恰当的时间添加AcrIIA4可防止在错误的位置剪切基因,但它却仍然有时间在正确的位置进行基因剪切。

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