科学家发现“升级版”Cas9酶 能靶向几乎一半的基因组区域

  CRISPR-Cas9系统切割特定的DNA序列,需要Cas9酶在引导RNA(gRNA)的指引下。其中,Cas9酶依赖于靶位点侧翼的特定序列,以允许其识别靶位点,称为原型间隔区相邻基序或PAM。近日,一种能靶向几乎一半的基因组序列,要求更低的“升级版”Cas9酶出现。

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  对许多Cas9同源物进行测序,Cas9酶(ScCas9)脱颖而出,它来自犬链球菌(S. canis)。ScCas9能够靶向其不能到达的基因位点,是一种高度相似的SpCas9直向同源物。

  限制性更低

  研究人员通过比较它们在人细胞中的PAM特异性。检测证明:在含有重叠5'-GGGT-3'PAM的目标位点上,编辑活性上SpCas9和ScCas9相当,SpCas9的切割活性受损;在含有各种非重叠5'-NNGN-3'PAM序列上,活性保持相当。

  进一步的研究发现,在所有含5'-NNGN-3'PAM序列的目标位点中,ScCas9-ABE单碱基编辑系统也有显著的碱基编辑效率。

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  人体细胞中ScCas9和SpCas9 PAM的特异性

  ScCas9对共有的5'-NGG-3'和5'-NNGN-3'PAM序列都具有亲和力,可以作为SpCas9基因组编辑的有效替代物。

  新的CRISPR系统允许其靶向许多先前已经超出系统范围的疾病特异性突变。例如,一个典型的基因长度约为1000个碱基,如果他们的目的是简单地敲除整个基因,研究人员可以找到许多不同的PAM序列。

  准确性显著提高

  研究人员对先前报道的3个SpCas9高频脱靶位点进行分析,SpCas9在所有3个检查目标上显示出高的直接靶向。ScCas9显示3种靶标的靶向活性相当,其中2个位点上的脱靶活性可忽略不计,而在另一(FANCF位点2)的脱靶比率降低近1.5倍。

  结果表明:在两者共有的5'-NGG-3'靶标上,ScCas9的基因编辑准确性显著提高。

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  脱靶效率的比较

  由于ScCas9和SpCas9氨基酸序列是非常相似的,因此猜想ScCas9能直接受益于现在SpCas9的开发流程。