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高彩霞研究组在高保真CRISPR-Cas9基因组编辑方法研究中取得新进展

  基因组编辑是生命科学新兴的颠覆性技术,特别是基于CRISPR-Cas9系统的基因组编辑工具近几年迅猛发展,在医疗、农业等领域得到广泛应用。然而,Cas9脱靶现象是目前限制其发挥巨大潜力的最主要问题之一,提高该系统的特异性一直是基因组编辑方法研究的焦点。 

 

  通过蛋白质工程的方法,美国两个课题组前期分别对Cas9蛋白进行定向改造,获得了三种特异性显著提高的Cas9蛋白变体:eSpCas91.0)、eSpCas91.1 SpCas9-HF1。中国科学院遗传与发育生物学研究所高彩霞研究组近期的研究发现,这三种高保真的SpCas9核酸酶的基因组编辑活性会严格受到sgRNA向导序列(guide sequence)长度的影响。将向导序列设为与靶位点精确匹配的20个碱基,是确保三种高保真SpCas9核酸酶的活性的重要前提。为此,高彩霞研究团队将水稻tRNAGlu序列融合到U3启动子和sgRNA之间,利用细胞內源的RNase PRNase Z将未成熟的sgRNA中的向导序列加工成为与靶序列精确匹配的20个碱基,通过这一策略能够将eSpCas91.0)、eSpCas91.1)和SpCas9-HF1的活性保持在与野生型SpCas9相当的水平,并且还保持其特异性。 

 

  该研究成果于20171011日在线发表于Genome Biology杂志上(DOI:10.1186/s13059-017-1325-9)。高彩霞研究组硕士生张定波和副研究员张华伟为该论文的并列第一作者,该研究得到科技部,农业部,中科院以及国家自然基金委的资助。 

 

图:Guide sequence SpCas9 及其变体活性的影响