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Cas13a介导的精确定点RNA编辑的人工机器

  5月31日,国际学术期刊Nucleic Acids Research 在线发表了中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所李轩研究组合作完成的题为Implementation of the CRISPR-Cas13a system in fission yeast and its repurposing for precise RNA editing 的研究论文。该工作报道了一个利用新发现CRISPR家族中的Cas13蛋白(VI 型)及其指导RNA(guide RNA)靶向结合特异序列单链RNA的能力,通过设计改造并与人源的RNA脱氨酶催化结构域(hADAR2d)结合,实现了精确定点RNA(A→I)编辑的人工机器。与近年来利用CRISPR家族蛋白(例如Cas9)对DNA编辑来修改基因/调控基因表达不同,Cas13体系不涉及编码基因DNA的改变,而是通过对基因转录产物(mRNA)进行编辑,为改变基因功能和调控表达提供了新的方法和思路。

  近年来利用CRISPR技术对生物物种基因DNA的编辑(包括切割和碱基替换),获得了巨大的成功,同时也面临技术上的限制。与DNA编辑技术互补,一个针对RNA的精确定点编辑技术,有独特的技术优势和应用。与DNA编辑技术相比,RNA的定点编辑不改变编码基因本身(DNA碱基改变后不能逆转),在时间上、空间上和效率上更加可控。同时,RNA编辑可以同时修改多个基因、同时靶向多拷贝基因的所有转录产物(尤其是对多倍体的物种),所以更加高效。在对疾病的基因治疗领域,利用RNA定点编辑修复疾病组织的突变基因,有着重要的应用价值。

  为了实现精确定点RNA编辑的人工机器,李轩研究组与研究员杨晟、中科院上海巴斯德研究所研究员郝沛及美国密歇根大学教授王红兵合作,对新发现CRISPR家族中具有结合特异序列单链RNA能力的Cas13a,首先在模式生物裂殖酵母(S pombe)中实现了其靶向内源RNA和降解靶标RNA的功能。进一步,设计

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