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浙江大学医学院发现:替代Cas9的基因组编辑新技术
点击次数：3872 发布时间：2017/10/11 9:52:59
替代Cas9的基因组编辑新技术
来自浙江大学医学院的研究人员报告称，他们证实可以利用格氏嗜盐碱杆菌(Natronobacterium gregoryi)的Argonaute来实现DNA引导的基因组编辑。这一重要的研究成果发布在5月2日的《自然生物技术》（Nature Biotechnology）杂志上。
领导这一研究的是浙江大学医学院与工程学院生命科学系的韩春雨（Chunyu Han）副教授。其主要研究方向为真核基因表达调控，特别是和肿瘤相关的基因。此外，还有表观遗传相关蛋白，RNA的功能研究，例如，长非编码RNA的功能及其他。
RNA引导的核酸内切酶Cas9是最常用的基因组编辑工具，其利用了RNA-DNA杂合来特异性地切割基因组序列。尽管研究人员已设法对Cas9系统进行多次改造来提高它的效率和特异性，它对向导序列-靶序列错配的容忍以及向导RNA相对容易形成二级结构限制了Cas9-sgRNA系统的实用性。
Argonautes是一个核酸内切酶家族，其利用5′磷酸化的短单链核酸来作为向导切割靶序列。与Cas9相似，Argonautes在基因表达抑制及抵御外源核酸中起关键作用（CRISPR先驱发表最新研究成果 ）。然而，Argonautes在许多方面不同于Cas9。Cas9只存在于原核生物中，而Argonautes在进化过程中保守，存在于几乎所有生物体中；尽管大多数的Argonautes结合单链(ss)RNAs，在RNA沉默中起重要作用，一些Argonautes却可以结合ssDNAs并切割靶DNA；正确的Cas9结合要求向导RNA必须有一个3′RNA-RNA杂化结构，而Argonaute结合则不要求特异的一致的向导RNA二级结构；Cas9只可以切割PAM上游的靶序列，而Argonaute不要求靶序列上存在特异的序列。当Argonaute与向导序列结合时，它们可以影响彼此的生物化学特性，并作为一个整体起作用。由于以上这些特征，Argonautes已进化为一个能够执行许多不同任务的大蛋白质家族。
在这篇Nature Biotechnology文章中作者报告称格氏嗜盐碱杆菌Argonaute (NgAgo)是一种适合用于人类细胞中实现基因组编辑的DNA引导核酸内切酶。NgAgo可结合大约24核苷酸大小的5′磷酸化单链向导DNA (gDNA)，有效地生成位点特异性的DNA双链断裂。这一NgAgo–gDNA系统不需要PAM，初步的特征描述表明它对向导序列-靶序列错配低容忍，且能够高效地编辑富含G+C的基因组靶序列。因此，NgAgo–gDNA系统是在哺乳动物细胞中实现基因组编辑的一种精确、有效的工具。
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