成簇的规律间隔的短回文重复序列

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1、Mini,Review微生物学报ActaMicrobiologicaSinica53(10)：1025—1030；4October2013ISSN0001—6209：CN11—1995／Qhttp：／／journals．im．ac．cn／actamierocn成簇的规律间隔的短回文重复序列(CRISPR)基因组编辑技术研究进展李浩，邱少富，宋宏彬中国人民解放军疾病预防控制所，北京100071摘要：细菌和古细菌在与噬菌体的生存斗争中，进化出了获得性免疫系统——成簇的规律间隔的短回文重复序列(Clusteredregularlyinte

2、rspacedshortpalindromicrepeats，CRISPR)，该结构能够通过其转录出的mRNA又称crRNA(CRISPRRNA)及CRISPR相关蛋白(CRISPR—associated，Cas)对外来某一特定单链或双链DNA实施高特异性地沉默或降解。近年来，这个存在于原核生物中的免疫系统成为了研究热点，并有着极为广泛的应用前景。特别是最近，研究人员又根据crRNA的特性和功能，利用人为改造后的sgRNA(smallguideRNA)及Cas9蛋白，实现了对细菌乃至真核生物某一特定基因的精确敲除或沉默，这无疑会使基

3、因组编辑技术进入一个更加方便而精确的新时代。关键词：CRISPR，CRISPR．Cas系统，Cas9蛋白，基因编辑中图分类号：Q93—3文献标识码：A文章编号：0001·6209(2013)10-1025—06在细菌和噬菌体的生存斗争中，细菌为应对噬关研究中，研究人员创立了一种新的基因组编辑技菌体的威胁，进化了多种免疫机制，在这些免疫术：Mali等利用来自酿脓链球菌(Streptococcus机制中，有被动适应，也有主动防御策略，借此阻止pyogenes)和嗜热链球菌(Streptococcusthermophilus)噬菌体DNA

4、进入细胞，同时裂解入侵的DNA，或以中的CRISPR相关蛋白Cas9，在一段人为重组的宿主细胞死亡的方式来阻止噬菌体扩散。目前已阐sgRNA(small—guideRNA)的引导下，针对小鼠和人明的细菌免疫机制主要包括：限制修饰系统、流产感类基因组的特定基因片段实现了精确的剪切。这种染系统和毒素抗毒素系统。近年来，研究人员发通过可编程RNA进行DNA改造的技术为基因组编现了细菌基因组具有一类成簇的规律间隔的短回文辑开创了一条新的途径。重复序列(Clusteredregularlyinterspacedshortpalindromic

5、repeats，CRISPRs)，该结构与一些功1细菌的CRISPR—CAS系统能相关的蛋白(CRISPR—associated，Cas)合称CRISPR．CAS系统。经证实，该系统能在细菌中具1．1CRISPR-CAS系统概述有获得性免疫的功能。最近，在对CRISPR的相CRISPR．CAS系统自2002年首次被Utrecht大基金项目：国家“十-X”科技重大传染病专项(2013ZX10004607，2012ZX10004215)通信作者。邱少富，Tel：+86—10~6948434，Fax：+86—1066948475，E-ma

6、il：qiushf0613@hotmail．tom；宋宏彬，Tel：+86—1066948475，Email：hongbinsong@263．net作者简介：李浩(1989一)，男，陕西西安人，硕士研究生，研究方向为感染免疫机制与免疫治疗。E-mail：lihao88663239@126．com收稿日期：2013_o4-22：修回日期：2013-07-08HaoLieta1．／ActaMicrobiologicaSinica(2013)53(10)学的Jansen等定义以来，受到了各国科学家们的COmplexforantiviral

7、de．fense)复合体加工并结合共同关注。CRISPR—CAS系统的组成主要包括：由crRNA，并与Cas3蛋白共同作用于靶标DNA并将不连续的重复序列R(repeat)与长度相似的间区序其降解；Ⅱ型CRISPR系统，其干扰过程是在Cas9列s(spacers)间隔排列而成的CRISPR簇，前导序蛋白存在的情况下催化进行的⋯，Cas9蛋白在列L(1eader)以及一系列CRISPR相关蛋白基因cascrRNA的成熟和靶标DNA的剪切中发挥重要作用，(CRISPR—ASSOCIATED，ca$)J。CRISPR系统广泛并且反式编码小

8、RNA(trans—encodedsmallRNA，分布于原核生物中，其中，已测序的约50％细菌和tracrRNA)在其中扮演了导向的角色，crRNA可以通85％古菌基因组中至少存在1个CRISPR位点⋯，过碱基对来连接tracrRN