CRISPR-Cas9學習筆記

1. 背景

看到基因編輯技術這個題目鞍爱,就想到這幾個問題
是什么?有什么分類专酗?各有何不同睹逃?有什么用?優(yōu)缺點祷肯?選擇的依據唯卖?
先看中文文章可以快速了解背景粱玲,而后根據實驗設計需求,鉆研好的英文protocol拜轨。

目前已有的基因編輯技術 (針對這點應該加以展開,不過這里我只對自己需要用的CRISPR-Cas9進行了解)

(1)Clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR)/CRISPR-associated (Cas)9 第三代人
工核酸內切酶(前兩代就是ZFN和TAILEN)允青。
(2)鋅指核酸內切酶(zinc finger endonuclease橄碾,ZFN):是第一代人工核酸內切酶

鋅指是一類能夠結合DNA的蛋白質,人類細胞的轉錄因子中大約有一半含有鋅指結構颠锉,ZFN 是將鋅指蛋白與核酸內切酶 Fok I融合形成的核酸內切酶法牲,利用它可
以在各種復雜基因組的特定位置制造 DNA 的雙鏈
切口(這就是英文文獻中說到的DSB,當時只當是DNA雙鏈斷裂琼掠,卻不知其實叫做雙鏈切口)拒垃。
(3)類轉錄激活因子效應物核酸酶(transcription activator-like effector nuclease,TALEN):第二代
人工核酸酶瓷蛙。
(4)人工核酸內切酶(engineered endonuclease悼瓮,
EEN)

以上三種基因編輯技術(1-3)均可用于各種復雜基因組的編輯。
But艰猬! 無論是 ZFN 還是 TALEN横堡,這兩種人工核酸酶都是由 DNA 結合蛋白與核酸內切酶Fok I融合而成,這就意味著冠桃,當需要對新的DNA靶點進行編輯的時候命贴,就需要設計新的核酸內切酶序列(結合之前英文文獻的說法,如有錯誤食听,請指正)胸蛛。

2. CRISPR/Cas9是什么?

Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats(CRISPR):是在細菌中發(fā)現的有規(guī)律成簇又帶間隔的短回文序列樱报,可以幫助細菌抵抗噬菌體的入侵葬项,是細菌針對噬菌體的獲得性免疫(厲害吧!細菌也不是吃素的)肃弟。
Cas:CRIPSR/Cas系統(tǒng)有Type I玷室、II 、III三種類型笤受。而Type II則有一個標志性的Cas9 蛋白(分子質量很大的多功能蛋白)穷缤,主要參與 crRNA的成熟以及降解入侵的噬菌體 DNA 或是外源質粒。CRISPR/Cas系統(tǒng)(識別+結合功能)和Cas9蛋白(剪切箩兽,降解)結合成復合體津肛。

CRISPR/Cas9系統(tǒng)
5' tracrRNA+Cas9+Cas1, Cas2, Csn2+引導序列+CRISPR

3. CRISPR/Cas9的作用機制

這部分參考自http://blog.sciencenet.cn/blog-3160644-983657.html
首先,這是CRISPR/Cas9系統(tǒng) 訂正:TracrRNA和crRNA不一樣汗贫,crRNA的轉錄區(qū)域是CRISPR locus身坐,而TrcarRNA部分則是在Cas基因上游轉錄秸脱,這部分由讀者Smile_c1a3
指出。這里放上更能概括內容的圖于此:

image.png

以下部分中的TracrRNA 轉錄區(qū)域有誤部蛇,TracrRNA轉錄區(qū)域在Cas9基因上游

image.png

組裝系統(tǒng)
image.png

工作
image.png

應用
image.png

1.1.3 CRISPR/Cas9的優(yōu)缺點

優(yōu)點:高效摊唇,方便,快捷涯鲁。CRISPR/Cas9 的定點突變效率至少是 TALEN 的 2倍以上巷查,并且誘發(fā)雙等位基因的效率更高
性缺點:有相當的脫靶概率

4. CRISPR/Cas9的用途

CRISPR/Cas9被改造成第三代人工核酸內切酶,用于復雜基因組的編輯抹腿,目前該技術應用于人類細胞岛请、斑馬魚、小鼠及細菌等五種的基因組精確修飾警绩,例如各種基因工程小鼠崇败。

5. 修飾類型(應簡單學習一下)

  1. 基因定點 InDel 突變
  2. 基因定點敲入
  3. 兩位點同時突變和小片段的缺失

參考文獻:

  1. 方銳, 暢飛, 孫照霖, 等. CRISPR/Cas9 介導的基因組定點編輯技術[J]. 生物化學與生物物理進展, 2013, 40(8): 691-702.
  2. 程成, 舒鵬程, 彭小忠. CRISPR/Cas9 基因編輯系統(tǒng)研究進展[J]. 基礎醫(yī)學與臨床, 2018, 38(4): 543-547.
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