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        Pac-Man-like CRISPR酶具有疾病診斷的潛力
        
			
        
				2019-06-24 08:55:52
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			  來(lái)源：
			
        
		
        
				
		
        
			
        加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的研究人員已經(jīng)描述了10種新的CRISPR酶，它們一旦被激活，就像Pac-Man一樣以一種可用作感染性病毒敏感探測(cè)器的方式來(lái)咀嚼RNA。
        

        Pac-Man-like CRISPR酶具有疾病診斷的潛力
        

        新的CRISPR酶是CRISPR蛋白Cas13a的變體，加州大學(xué)伯克利分校的研究人員去年9月在Nature報(bào)道的這些酶可用于檢測(cè)RNA的特定序列，例如病毒。他們發(fā)現(xiàn)，一旦CRISPR-Cas13a與其靶RNA結(jié)合，它就會(huì)開(kāi)始不加選擇地切割所有RNA，輕易切割與報(bào)告分子相連的RNA，使其發(fā)熒光以允許信號(hào)檢測(cè)。
        

        Broad研究所的兩個(gè)研究小組隨后將CRISPR-Cas13a與RNA擴(kuò)增配對(duì)，并顯示他們稱(chēng)為SHERLOCK的系統(tǒng)可檢測(cè)極低濃度的病毒RNA，檢測(cè)登革熱和寨卡病毒RNA的存在。
        

        這種系統(tǒng)可用于檢測(cè)任何類(lèi)型的RNA，包括癌細(xì)胞特有的RNA。
        

        雖然UC Berkeley和Broad團(tuán)隊(duì)使用的原始Cas13a酶在一種特定核酸尿嘧啶上切割RNA，但三種新的Cas13a變體在腺嘌呤處切割RNA。這種差異允許同時(shí)檢測(cè)兩種不同的RNA分子，例如來(lái)自?xún)煞N不同的病毒。
        

        “我們已經(jīng)進(jìn)一步研究Cas13a家族的其他同源物，這些同源物具有不同的核苷酸偏好，能夠同時(shí)檢測(cè)不同的報(bào)告基因，例如紅色和綠色熒光信號(hào)，允許多重酶促檢測(cè)系統(tǒng)，”第一作者Alexandra East-Seletsky說(shuō)，她是CRISPR-Cas9基因編輯工具的發(fā)明者之一Jennifer Doudna實(shí)驗(yàn)室的加州大學(xué)伯克利分校研究生。East-Seletsky也是九月自然論文的共同第一作者。
        

        East-Seletsky，Doudna及其加州大學(xué)伯克利分校的同事將在5月4日的“分子細(xì)胞”雜志上報(bào)道他們的發(fā)現(xiàn)。
        

        RNA殺死狂歡
        

        CRISPR-Cas13a家族(以前稱(chēng)為CRISPR-C2c2)與CRISPR-Cas9有關(guān)，后者已經(jīng)徹底改變了生物醫(yī)學(xué)研究和治療，因?yàn)樗子趯⑵浒邢蚯懈罨蚓庉嫷莫?dú)特DNA序列。雖然Cas9蛋白在特定序列上切割雙鏈DNA，但Cas13a蛋白 - 一種被稱(chēng)為核酸酶的核酸切割酶 - 鎖定在特定的RNA序列上，不僅可以切割特定的RNA，而且可以切斷和破壞所有RNA都存在。
        

        “考慮到Cas13a與其RNA靶標(biāo)之間的結(jié)合作為開(kāi)關(guān) - 開(kāi)關(guān) - 目標(biāo)結(jié)合使酶成為細(xì)胞中的吃豆人，咀嚼附近的所有RNA，”East-Seletsky說(shuō)。這種RNA殺傷狂歡可以殺死細(xì)胞。
        

        加州大學(xué)伯克利分校的研究人員在9月份的自然科學(xué)論文中指出，CRISPR-Cas13a的Pac-Man活性是其在細(xì)菌中的主要作用，旨在殺死傳染性病毒或噬菌體。作為一些細(xì)菌的免疫系統(tǒng)的一部分，它允許被感染的細(xì)胞自殺以拯救他們的姐妹微生物免于感染。其他細(xì)菌中也存在類(lèi)似的非CRISPR自殺系統(tǒng)。
        

        加州大學(xué)伯克利分校的研究人員隨后搜索了細(xì)菌基因組數(shù)據(jù)庫(kù)，并發(fā)現(xiàn)了10種其他Cas13a樣蛋白，他們合成并研究這些蛋白以評(píng)估其發(fā)現(xiàn)和切割RNA的能力。其中，七個(gè)與原始的Cas13a相似，而三個(gè)在切割RNA的地方不同。RNA在細(xì)胞內(nèi)起著許多作用，包括作為信使RNA - DNA的工作拷貝 - 由四種不同的核苷酸組成：腺嘌呤，胞嘧啶，鳥(niǎo)嘌呤和尿嘧啶。
        

        “基于我們的原創(chuàng)工作，我們現(xiàn)在表明，可以將這些酶復(fù)合在一起，擴(kuò)大技術(shù)范圍，”East-Seletsky說(shuō)。“CRISPR-Cas13a家族中存在如此多的多樣性，可用于許多應(yīng)用，包括RNA檢測(cè)。”
        

        Doudna，分子生物學(xué)和化學(xué)教授以及Howard Hughes醫(yī)學(xué)研究所的研究員指出，檢測(cè)傳染性RNA可能需要也可能不需要擴(kuò)增，這是一個(gè)復(fù)雜的步驟。
        

        “我們的目的是開(kāi)發(fā)用于即時(shí)診斷的Cas13a酶系列，這些酶具有強(qiáng)大且易于部署的優(yōu)勢(shì)，”Doudna說(shuō)。
        
			

			
          
        
			
        
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