当前位置: 首页>>亚洲风情偷拍区 >>如果不是更好,对速度的需求使得基因组编辑更有效率

如果不是更好,对速度的需求使得基因组编辑更有效率

添加时间:    


水稻大学研究人员已经开发出一个计算模型来量化CRISPR-Cas9蛋白质发现其基因组编辑目标的机制。

阿纳托利Kolomeisky,化学和化学和生物分子工程的大学教授,和校友阿列克谢Shvets改编他们早先开发的系统,以显示如何蛋白质通常找到他们的生物目标。他们希望修改后的模型能够帮助解开CRISPR剩下的奥秘。

当一个CRISPR-Cas9蛋白发现它的靶点时,它首先找到一个称为PAM的间隔序列,然后搜索相邻的DNA以查看它是否与Cas9的指导RNA匹配。 Rice大学研究人员开发的一种新模式可以帮助揭示CRISPR-Cas9可以用正确的DNA取代突变的机制的细节。插图阿列克谢表。

在自然状态下,CRISPR代表“聚集规则间隔短回文重复”,是细菌保护自己免受病毒感染的生物机制。这些细菌包含了一份外来DNA的拷贝,并建立了所有入侵者的记录。当新的侵略者被发现并使用它来摧毁他们时,他们提到这个记录。

近年来,研究人员开始适应用于基因组编辑的机制,这种机制有潜力治愈疾病,增强包括人类在内的生物体。但是,一个绊脚石是CRISPR-Cas9蛋白(使用CRISPR方法的系统之一)将切割并替换错误的靶序列,引入突变的风险。

“生物物理学杂志”中描述的Rice模型发现CRISPR-Cas9可能更有效地定位好目标,因为蛋白质不会浪费时间从脱离靶点的时间中分离出来继续搜索。 Kolomeisky说,这可能是也可能不是一件好事,但肯定值得研究。

“错误率(脱靶)有时是10-20%,”他说。 “我们有两个想法:一个是病毒变异很快,也许细菌试图削减目标,只是略有变化作为一种​​更灵活的方式。另一个是有蛋白质可以纠正错误,所以如果没有太多错误的切割,系统可以容忍它们。

Kolomeisky说他的模型是一个简单的步骤来找出CRISPR编辑的动态。他说:“CRISPR-Cas9是最受欢迎的变种,因为它只有一种蛋白质,生物学上更容易处理。

水稻实验室开发了它的原始模型,以了解蛋白质如何沿着DNA滑动以找到目标并触发基因转录等过程。 Kolomeisky指出CRISPR的先驱Jennifer Doudna发现CRISPR-Cas9不以同样的方式寻求。他说:“她发现它不会在DNA的任何地方滑动。相反,根据Doudna和她的团队,蛋白质最初识别标记潜在目标位置的三核苷酸PAM(用于原型间隔区相邻基序)序列。 Kolomeisky说:“CRISPR发现并结合到PAM,然后与其相关的RNA探索相邻的DNA,看看这是否是目标。 “如果是这样,蛋白质开始削减。如果不是这样的话,它会分离并看到其他地方。“

在Doudna随后的删除PAM序列的实验中,CRISPR-Cas9蛋白根本找不到它们的目标。所以PAMs有一个重要的作用,不仅仅是一个通用的分隔符,他说。 “一旦我读到这个,我就明白我们也可以在这里使用我们的模型了。”

理论模型着眼于第一次通过的过程 - 当系统跨越物理或化学阈值时发生的过程,比如找到相关的PAM - 追踪插入到细胞中的CRISPR-Cas9蛋白质,因为他们首先调查PAM序列,然后在与PAM结合时寻找与Cas9的RNA相匹配的DNA靶标。

他们发现,通过与“错误的”DNA分离而避免脱离目标的CRISPR需要花费更长时间才能解决,而不是简单的切断目标。 “去错了PAM需要时间,”Kolomeisky说。 “我们的计算显示,当CRISPR有时在错误的地方切入时,CRISPR可以更快找到真正的目标。去正确的目标的分数可能会更小,但你最终会削减他们。

“这是一个简单的模型,完全可以解决,”Kolomeisky说。 “如果有人想测试,模型可以提供具体的预测,并在某些情况下提供应该观察到的趋势。”该模型仍然缺少的是能够看到RNA关键是否同时识别其目标 - 绑定到DNA所有这些都是一次性的,或者是一个一个的核苷酸。

“关于CRISPR最令人印象深刻的事情并不是在细菌中发现免疫系统,而是因为这已经在生物技术上引起了一场革命,因为这意味着在任何细胞中,我们都可以在特定位置切割任何DNA,非常精确,“Kolomeisky说。 “我希望我们的工作能激发更多的基础研究,因为我非常喜欢CRISPR方法。但是当人们不了解分子水平如何工作时,我并不高兴。“

来源:莱斯大学

随机推荐