上海交通大學(xué)教授吳強(qiáng)課題組在基因編輯機(jī)制方面獲原創(chuàng)進(jìn)展，揭示了CRISPR/Cas9新一代基因編輯系統(tǒng)全新的切割機(jī)理及其在染色體重排和DNA修復(fù)中的作用，實現(xiàn)了精準(zhǔn)的DNA大片段編輯及可預(yù)測的堿基插入。該研究成果近日在線發(fā)表于《分子細(xì)胞》。
CRISPR/Cas9系統(tǒng)是近年來在國際上興起的新一代基因編輯技術(shù)，但對Cas9核酸酶的切割原理和修復(fù)機(jī)制研究還比較少。據(jù)論文第一作者壽佳博士介紹，研究人員通過開發(fā)DNA片段編輯技術(shù)，結(jié)合高通量測序技術(shù)及蛋白質(zhì)工程技術(shù)，發(fā)現(xiàn)Cas9核酸酶通過核酸內(nèi)切酶活性切割DNA雙鏈能夠產(chǎn)生突出末端，而不僅僅是之前報道的平頭末端切割方式，Cas9不具有核酸外切酶活性，而僅具有核酸內(nèi)切酶活性。同時發(fā)現(xiàn)通過基因工程改造后的Cas9核酸酶具有不同的突出末端切割模式，從Cas9核酸酶的結(jié)構(gòu)上進(jìn)一步證明了Cas9切割的多樣性。
研究利用高通量測序技術(shù)對DNA片段編輯的雙鏈斷裂末端進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，斷裂末端的核苷酸加入呈現(xiàn)出非常有規(guī)律的模式。通過一對導(dǎo)向RNA分子的四種不同切割構(gòu)型，結(jié)合測序技術(shù)和基因工程技術(shù)，證明Cas9介導(dǎo)的堿基插入在DNA片段編輯中是能夠預(yù)測的。這種可預(yù)測的染色體重排規(guī)律，為研究人類染色體異常引起的腫瘤等相關(guān)疾病提供了技術(shù)支持。
