原標(biāo)題：CAST基因編輯系統(tǒng)內(nèi)源轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制揭示

來源：科技日報

原標(biāo)題：CAST基因編輯系統(tǒng)內(nèi)源轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制揭示

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科技日報訊 （實(shí)習(xí)記者宋迎迎 通訊員朱濤 梁雅靜）記者2月20日從中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所（以下簡稱中科院青島能源所）獲悉，該所與德國弗萊堡大學(xué)相關(guān)團(tuán)隊合作，證實(shí)V-K型CRISPR相關(guān)轉(zhuǎn)座酶（CAST）基因編輯系統(tǒng)在原生宿主藍(lán)細(xì)菌中受控于一類新型MerR-type轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子CvkR，揭示了CAST基因編輯系統(tǒng)的內(nèi)源轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制。該研究對CAST系統(tǒng)原型工作模式的認(rèn)識和基因編輯工具的開發(fā)優(yōu)化具有重要意義，相關(guān)成果發(fā)表于《自然·通訊》。

CRISPR-Cas基因編輯技術(shù)是本世紀(jì)頗具影響力的顛覆性創(chuàng)新技術(shù)，其發(fā)明者榮獲2020年諾貝爾化學(xué)獎。當(dāng)前已開發(fā)CRISPR-Cas基因編輯工具多依賴于靶點(diǎn)DNA雙鏈切割，并需借助宿主自身的同源重組或者非同源末端連接DNA修復(fù)ST系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)基因編輯，故該項技術(shù)存在脫靶效應(yīng)和編輯效率低等瓶頸問題，限制了其在人類疾病治療等關(guān)鍵領(lǐng)域的應(yīng)用。開發(fā)更高效精準(zhǔn)的、無需DNA雙鏈斷裂的基因編輯工具是該領(lǐng)域亟待解決的問題。

CAST系統(tǒng)可借助轉(zhuǎn)座機(jī)制而非DNA雙鏈斷裂實(shí)現(xiàn)基因的靶向整合插入，在精準(zhǔn)、多重、無痕編輯及大片段刪除、插入等方向表現(xiàn)出巨大應(yīng)用潛力，引起領(lǐng)域內(nèi)多個頂尖團(tuán)隊的重點(diǎn)關(guān)注，但研究方向尚局限于其基因編輯能力的應(yīng)用探索和核心組分蛋白結(jié)構(gòu)的解析，對其內(nèi)源調(diào)控機(jī)理知之甚少。

中科院青島能源所與德國弗萊堡大學(xué)相關(guān)團(tuán)隊合作，選擇了一類可以進(jìn)行遺傳操作的絲狀藍(lán)細(xì)菌魚腥藻PCC 7120作為研究模式。基于全局性生物信息學(xué)分析，研究團(tuán)隊證實(shí)CvkR基因在藍(lán)細(xì)菌CAST系統(tǒng)中廣泛存在，并通過遺傳學(xué)分析證實(shí)CvkR在原生宿主中抑制CAST核心組分的表達(dá)。研究還借助生化實(shí)驗，深度解析了CvkR靶標(biāo)啟動子的序列特征。研究人員介紹，該研究為未來新型位點(diǎn)特異性轉(zhuǎn)座型基因編輯工具的開發(fā)奠定了重要的理論基礎(chǔ)。

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