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我室古菌团队“CRISPR系统研究与应用”获新成果
发布时间:2015年10月19日     点击次数::

10月13日,《Nucleic Acids Research》(IF: 9.112)在线发表了我校农业微生物学国家重点实验室古菌分子生物学研究团队在CRISPR系统研究与应用中取得的新成果。论文以“Harnessing Type I and Type III CRISPR-Cas systems for genome editing”为题,首次提出了一种利用I型和III型CRISPR-Cas系统进行基因组编辑的方法。农业微生物学国家重点实验室佘群新教授和梁运祥教授为论文通讯作者,博士生李英俊为论文第一作者。

CRISPR-Cas系统作为一种原核生物抵御病毒等外源入侵核酸的获得性免疫系统,广泛存在于大约90%的古菌和40%细菌中。CRISPR-Cas系统被划分为三个主要类型:I型,II型和III型。II型CRISPR系统仅需要Cas9一个蛋白与一条crRNA和trans-acting RNA行使DNA干涉活性,简单的II型CRISPR系统因此被开发成基因组编辑工具,并广泛应用于不同的真核生物和细菌。然而CRISPR/Cas9系统也存在诸多局限性,例如操作程序复杂、脱靶效应以及在极端生物中应用的限制等。本研究开发的利用I型和III型CRISPR进行基因组编辑的方法,是居于原核生物自身的CRISPR系统,只需要构建一个同时携带人工CRISPR簇和Donor DNA的编辑质粒,该编辑质粒转化到宿主细胞后,人工CRISPR簇提供的crRNA与内源CRISPR系统提供的Cas蛋白形成核酸蛋白复合体crRNP,对靶标基因进行DNA干涉,然后通过Donor DNA与靶标基因发生同源重组达到对基因组的编辑,编辑类型可以为缺失、插入和突变等。

该方法的优点在于:应用宿主范围广,所有含有内源CRISPR-Cas系统的细菌和古菌均可操作;同源重组的参与极大程度上避免了脱靶效应,增强了编辑特异性;更高的编辑效率,筛选阳性率高;流程简单,操作周期短,大大减轻了原核生物基因组编辑的工作量。

该方法已申请新型发明专利,发明创造名称为“一种利用内源CRISPR-Cas系统进行原核生物基因组编辑的方法”。

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