CRISPR结构及作用机理研究进展.pdf

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1、安徽农业科学，JournalofAnhuiAgri．Sci．2014，42(31):10845－10847，10895责任编辑李占东责任校对李岩CＲISPＲ结构及作用机理研究进展*谢晓蕾，李求春(扬州大学生物科学与技术学院，江苏扬州225009)摘要成簇的规律间隔的短回文重复序列(clusteredregularlyinterspacedshortpalindromicrepeat，CＲISPＲ)为原核生物构建了一种抵御外源DNA侵扰的防御机制，近年来成为国内外细菌研究者们的研究热点。在介绍CＲISPＲ系统的研究历史、分布分类、结构特征的基

2、础上，对其作用机制以及应用前景方面进行了综述。关键词CＲISPＲ;原核生物;防御机制中图分类号S188文献标识码A文章编号0517－6611(2014)31－10845－03DOI:10.13989/j.cnki.0517-6611.2014.31.007ＲeaschProgressonStructureandMechanismofCＲISPＲ*XIEXiao-lei，LIQiu-chun(CollegeofBioscienceandBiotechnology，YangzhouUniversity，Yangzhou，Jiangsu22500

3、9)AbstractClusteredregularlyinterspacedshortpalindromicrepeats(CＲISPＲ)，whichprovideseffectiveresistanceagainstforeignnucleic-acidelementshasbecomeahotspotintheresearchofbacteriologistsbothathomeandabroad．Onthebasisofintroducingtheresearchhistory，distri-butionclsssification

4、，structureandcharacteristics，themechanismandapplicationprospectsofCＲISPＲ-systemwerereviewed．KeywordsCＲISPＲ;Prokaryote;Defensemechanism在生物进化历史中，细菌一直受到诸多外源因素的侵列与宿主菌染色体外的遗传物质高度同源，推测其可能作为［7－11］扰，噬菌体是其中具有极大威胁的一种，因而细菌在生存压细菌的免疫系统以抵抗外源遗传物质的入侵。BAＲ-［12］力下进化出了多种抵抗噬菌体干扰的机制，如DNA注入抑ＲANG

5、OU等首次在嗜热链球菌(Streptococcusthermophi-［1］制、吸附抑制、无效感染等。在细菌体内，基因干扰途径可lus)中发现并通过试验证实，细菌能通过CＲISPＲ系统抵抗［13］以通过基因序列保证自身基因的正常表达，同时维持基因组噬菌体的入侵。随后MAＲＲAFFINI等也发现在葡萄球菌的完整性。该途径的重要性表现在真核生物中即为ＲNA干中CＲISPＲ系统能够阻止外源基因的水平转移，同时防止耐［2］扰，另外在很多细菌和古生菌中也存在类似的干扰途径。药性的产生，从此揭开了CＲISPＲ系统作用机制研究的序幕。短回文重复序列CＲI

6、SPＲ及其相关Cas(CＲISPＲassociated)2013年，CＲISPＲ介导的基因定位编辑技术出现，研究人员利基因为大多数细菌以及古细菌提供了一套新的免疫防御系用这一系统对人类细胞、小鼠、大鼠、斑马鱼、细菌、果蝇、农统，以抵御外界遗传物质的入侵，从而维持自身遗传信息的作物等多种生物的基因进行定向缺失、插入、激活或抑制等完整性。任何免疫系统的基本要求之一就是能够产生免疫遗传改造操作，从而证明了CＲISPＲ技术的广泛应用价值。记忆，从而能有效地应对再次感染。CＲISPＲ-Cas免疫系统2CＲISPＲ分布与分类的特征在于它能记录入侵的外源

7、DNA序列，并以间隔序列最近更新的CＲISPＲ数据库显示，在已完成全基因组测的形式将其整合到自身的DNA序列中，从而产生免疫记忆。序的90%古生菌和约40%细菌中均可鉴定出至少一个间隔序列经转录后形成一段短的反义ＲNA，可与再次入侵的CＲISPＲ位点。不同菌株中的CＲISPＲ位点数量不同，一个［7］外源DNA序列互补配对，并在Cas蛋白的作用下，使其降原核细胞基因组中通常存在1至几个CＲISPＲ位点。其中［3］解，从而抑制外源DNA的转录和翻译，使噬菌体无法在细詹氏甲烷球菌(Methanocaldococcusjannaschii)的染色体

8、上存菌体内生存和繁殖。在18个CＲISPＲ位点，在目前已研究的原核生物中排第一［14］1CＲISPＲ研究历史位。CＲISPＲ位点大多定位在染色体上，只有个别出现在［15］1987