Crisper Cas 9技術(shù)介紹-文檔資料

1、1Crispr Cas961314104張紫菡2CRISPR是什么？病毒能把自己的基因整合到細(xì)菌，利用細(xì)菌的細(xì)胞工具為自己的基因復(fù)制服務(wù)。細(xì)菌為了將病毒的外來(lái)入侵基因清除，進(jìn)化出CRISPR系統(tǒng)，利用這個(gè)系統(tǒng)，細(xì)菌可以不動(dòng)聲色地把病毒基因從自己的染色體上切除，這是細(xì)菌特有的免疫系統(tǒng)。后來(lái)，研究人員發(fā)現(xiàn)，它似乎是一種精確的萬(wàn)能基因武器，可以用來(lái)刪除、添加、激活或抑制其他生物體的目標(biāo)基因，這些目標(biāo)基因包括人、老鼠、斑馬魚(yú)、細(xì)菌、果蠅、酵母、線蟲(chóng)和農(nóng)作物細(xì)胞內(nèi)的基因，這也意味著基因編輯器是一種可以廣泛使用的生物技術(shù)。3CRISPR是什么？CRISPR簇是一個(gè)廣泛存在于細(xì)菌和古生菌基因組中的特殊簇是一

2、個(gè)廣泛存在于細(xì)菌和古生菌基因組中的特殊DNA重復(fù)序列家族，其序列由重復(fù)序列家族，其序列由一個(gè)前導(dǎo)區(qū)一個(gè)前導(dǎo)區(qū)(Leader)、多個(gè)短而高度保守的重復(fù)序列區(qū)、多個(gè)短而高度保守的重復(fù)序列區(qū)(Repeat)和多個(gè)間隔區(qū)和多個(gè)間隔區(qū)(Spacer)組組成。成。Spacer區(qū)域由俘獲的外源區(qū)域由俘獲的外源DNA組成，類(lèi)似免疫記憶，當(dāng)含有同樣序列的外源組成，類(lèi)似免疫記憶，當(dāng)含有同樣序列的外源DNA入侵入侵時(shí)，可被細(xì)菌機(jī)體識(shí)別，并進(jìn)行剪切使之表達(dá)沉默，達(dá)到保護(hù)自身安全的目的。時(shí)，可被細(xì)菌機(jī)體識(shí)別，并進(jìn)行剪切使之表達(dá)沉默，達(dá)到保護(hù)自身安全的目的。CRISPR簇簇附近存在一個(gè)多態(tài)性家族基因。該家族編碼的蛋白質(zhì)均

3、含有可與核酸發(fā)生作用的功能域附近存在一個(gè)多態(tài)性家族基因。該家族編碼的蛋白質(zhì)均含有可與核酸發(fā)生作用的功能域(具具有核酸酶、解旋酶、整合酶和聚合酶等活性有核酸酶、解旋酶、整合酶和聚合酶等活性)，并且與，并且與CRISPR區(qū)域共同發(fā)揮作用，因此被區(qū)域共同發(fā)揮作用，因此被命名為命名為CRISPR關(guān)聯(lián)基因關(guān)聯(lián)基因(CRISPR associated)，縮寫(xiě)為，縮寫(xiě)為Cas。Cas基因與基因與CRISPR共同進(jìn)共同進(jìn)化，共同構(gòu)成一個(gè)高度保守的系統(tǒng)?；?，共同構(gòu)成一個(gè)高度保守的系統(tǒng)。4目前發(fā)現(xiàn)的目前發(fā)現(xiàn)的CRISPR/Cas系統(tǒng)有三種不同類(lèi)型即系統(tǒng)有三種不同類(lèi)型即I型、型、II型和型和III型，在型，在II型

4、系統(tǒng)中型系統(tǒng)中pre-crRNA的加工由的加工由Cas家族中的家族中的Cas9單獨(dú)參與。單獨(dú)參與。Cas9含有在氨基末端的含有在氨基末端的RuvC和蛋白質(zhì)中部的和蛋白質(zhì)中部的HNH2個(gè)獨(dú)特的活性位點(diǎn)，在個(gè)獨(dú)特的活性位點(diǎn)，在crRNA成熟和雙鏈成熟和雙鏈DNA剪切中發(fā)揮剪切中發(fā)揮作用。作用。5Crispr Cas9 工作原理 crRNA（ CRISPR-derived RNA ）通過(guò)堿基配對(duì)與 tracrRNA （trans-activating RNA ）結(jié)合形成 tracrRNA/crRNA 復(fù)合物，此復(fù)合物引導(dǎo)核酸酶 Cas9 蛋白在與 crRNA 配對(duì)的序列靶位點(diǎn)剪切雙鏈 DNA。而通過(guò)

5、人工設(shè)計(jì)這兩種 RNA，可以改造形成具有引導(dǎo)作用的sgRNA （singleguide RNA ），足以引導(dǎo) Cas9 對(duì) DNA 的定點(diǎn)切割。6Crispr Cas9應(yīng)用2013 年 1 月份，美國(guó)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室在Science雜志發(fā)表了基于 CRISPR-Cas9 技術(shù)在細(xì)胞系中進(jìn)行基因敲除的新方法，利用靶點(diǎn)特異性的 RNA 將 Cas9 核酸酶帶到基因組上的具體靶點(diǎn)，從而對(duì)特定基因位點(diǎn)進(jìn)行切割導(dǎo)致突變，是一種可靠、高效、快速的構(gòu)建敲除動(dòng)物模型的新方法。7基因編輯成為較小型特殊作物和動(dòng)物的一個(gè)可行選擇。過(guò)去幾年間，研究人員利用該方法對(duì)小型豬進(jìn)行了基因改造，并且獲得了抗病小麥和水稻。他們還在通過(guò)基因改造獲得沒(méi)有角的牛、抵抗疾病的山羊和富含維生素的甜橙等方面取得進(jìn)步。在干細(xì)胞或者受精卵中定向切除致病基因，用預(yù)期的DNA模板片段進(jìn)行增添和修復(fù)?？舍槍?duì)多個(gè)基因靶向，對(duì)多基因疾病的研究有著重要作用。8Crispr Cas9隱患生態(tài)系統(tǒng)或被改變生態(tài)系統(tǒng)或被改變除了農(nóng)業(yè)，研究人員正在考慮CRISPR如何能被或者說(shuō)應(yīng)當(dāng)被用于野外的生物體。大部分注意力集中在一種被稱(chēng)為基因驅(qū)動(dòng)的方法上，因?yàn)樗苎杆賹⒈痪庉嫽蛟谡麄€(gè)種群中傳播。很多研究人員非常擔(dān)心，改變整個(gè)種群或?qū)⑵淙壳宄龝?huì)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生無(wú)法預(yù)知的災(zāi)難性后果：這可能意味著其他害蟲(chóng)會(huì)出現(xiàn)，或者影響食物鏈上處于較高位置的捕食者。他們還