crispr(crispr基因编辑技术的基本原理是什么)
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crispr基因编辑技术的基本原理是什么
基本原理
CRISPR簇是一个广泛存在于细菌和古生菌基因组中的特殊DNA重复序列家族,其序列由一个前导区(Leader)、多个短而高度保守的重复序列区(Repeat)和多个间隔区(Spacer)组成。
前导区一般位于CRISPR簇上游,是富含AT长度为300~500bp的区域,被认为可能是CRISPR簇的启动子序列。重复序列区长度为21~48bp,含有回文序列,可形成发卡结构。
重复序列之间被长度为26~72bp的间隔区隔开。Spacer区域由俘获的外源DNA组成,类似免疫记忆,当含有同样序列的外源DNA入侵时,可被细菌机体识别,并进行剪切使之表达沉默,达到保护自身安全的目的。
工作原理
当细菌抵御噬菌体等外源DNA入侵时,在前导区的调控下,CRISPR被转录为长得RNA前体(Pre RISPR RNA,pre-crRNA),然后加工成一系列短的含有保守重复序列和间隔区的成熟crRNA,最终识别并结合到与其互补的外源DNA序列上发挥剪切作用。
目前发现的CRISPR/Cas系统有三种不同类型即I型、II型和III型,它们存在于大约40%已测序的真细菌和90%已测序的古细菌中。其中II型的组成较为简单,以Cas9蛋白以及向导RNA(gRNA)为核心组成,也是目前研究中最深入的类型。
crispr分类依据
crispr分类依据是来自微生物的免疫系统,这种工程系统利用一种酶,能把一段作为引导工具的小RNA切入DNA,就能在此处切断或做其他改变。以往研究表明,通过这些介入,CRISPR能使基因组更有效地产生变化或突变,效率比TALEN(转录激活因子类感受器核酸酶)等其他基因技术更高。虽然CRISPR有许多优点,在人类癌细胞系列中,它也可能产生大量“误伤目标”,尤其是对不希望改变的基因做修改。CRISPR在生物医学研究领域引起一场巨变。不像其他基因手段,它使用起来廉价、迅速且简单,并因此席卷全球实验室。研究人员希望利用它调整人类基因以消除疾病,创造生命力更加顽强的植物,并且消灭病原体。长久以来,生物学家一直在利用分子工具基因组。他们因一种有望精确且高效地基因、被称为锌指核酸酶的酶而兴奋不已。不过,需要花费5000多美元才能订购到的锌指并未被普遍采用,因为它们很难进行基因改造且花费颇高。CRISPR却大不相同:它依靠一种利用引导性RNA分子将其导向目标DNA、被称为Cas9的酶,然后DNA以扰乱基因或插入想要的序列。通常,研究人员需要订购的只是RNA片段,其他成分都是现成的。全部花费只有30美元。这使得该技术走向大众化,因此每个人都在使用它。这的确是一场巨大的革命。CRISPR方法快速超越锌指核酸酶和其他工具。对一些研究人员来说,这意味着要放弃曾花费数年来完善的技术。研究人员传统上严重依赖诸如小鼠、果蝇等模式生物。CRISPR使在更多生物体中基因成为可能。
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