
研究人員已經確定了一種與CRISPR相似的新基因編輯系統,這是第一次在生活的所有王國中都存在DNA修改蛋白質。
Feng Zhang,麻省理工學院和哈佛大學廣泛研究所的生物化學家以及麻省理工學院的麥戈文腦研究所,領導了團隊,並以前共同發現了基因編輯潛力CRISPR-CAS9系統,它充當一種去除DNA部分的“分子剪刀”,從而使基因禁用或允許新基因交換。
在這一發現之前,僅在細菌和古細菌等簡單生物中發現了這樣的系統,它們將它們作為一種基本的免疫系統,用於切碎入侵者的DNA。研究人員發現了新發現的系統,即真菌,藻類,變形蟲和蛤lam的新發現系統,大大拓寬了使用這些遺傳工具的群體。
“人們已經肯定地說了很長時間真核生物[複雜細胞包含核的生物]無法具有類似的系統。 ”伊桑·比爾(Ethan Bier),加利福尼亞大學聖地亞哥分校的遺傳學家,他在工作中使用了基因編輯,但沒有參與研究。比爾告訴《現場科學》:“但這是張實驗室的典型聰明才智,證明他們是錯誤的。”
有關的:CRISPR編輯的小鼠腫瘤。科學家說,總有一天,它可以在人中起作用。
出版了他們的第一張紙在2013年的CRISPR上,張及其同事開始研究這些系統的發展方式。在這項工作中,小組確定了細菌中的蛋白質類別稱為omegas,被認為是CAS9蛋白的早期祖先,即CRISPR系統的“剪刀”。他們開始懷疑Fanzor蛋白(一種歐米茄)也可能正在修飾DNA。
該小組篩選了蛋白質的在線數據庫,並驚訝地發現了從真菌分離的樣品中的幾個,原生物,節肢動物,植物和巨型病毒。張說,這種想法是,通過稱為水平基因轉移的過程,將Fanzor蛋白從細菌散佈到復雜生物體中所需的基因。編碼為Fanzor蛋白的基因被整合到可旋轉元件內的真核生物的基因組中,這意味著可以圍繞基因組移動並複制自身的DNA的位。
在實驗中,研究人員發現Fanzor蛋白與CRISPR具有一些相似之處。 Fanzor蛋白還與Guide RNA相互作用,Guide RNA是一種將蛋白引導到注定要切割的DNA的分子。該分子稱為Omegarna,與靶DNA的鏈補充。當它們匹配時,兩個零件將其拉鍊,Fanzor可以切割DNA。
該團隊在人類細胞中測試了Fanzor系統,但最初發現它在添加或去除DNA位相對效率低,大約12%的時間成功完成了該過程。但是,經過一些創造性的工程來增強和穩定係統,研究人員將效率降至剛剛超過18%。
Bier認為,這種效率低不足為奇,也不是Fanzor不如CRISPR好。他說,科學家已經設計了CRISPR,以便幾乎每次都可以做出所需的替代,但是“當然並沒有從那時開始。”但是Bier補充說,Fanzor很難匹配Cas9,他稱之為“對於您想做的事情的類型,最適應性和寬容的蛋白質”。
Fanzor可能會補充CRISPR,它在研究和實驗醫療中都使用了,例如失明和癌症。
與CRISPR相比,Zhang說:“ Fanzor系統更緊湊,因此有可能更容易傳遞到細胞和組織。”所謂的脫離目標或附帶效果。這使Fanzor在使用中很有吸引力基因療法。
張告訴《現場科學》,他現在很高興能在新地方尋找類似的系統。
張說:“這項工作確實強調了研究生物多樣性的力量。” “在自然界中,可能還有更多的RNA引導系統,這些系統具有未來的基因編輯希望。”