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        基于CRISPR-Cas13家族的RNA編輯系統(tǒng)及其最新進(jìn)展

        2020-03-19 09:32:02陳敏潔唐桂月洪香娜郝沛江靜李軒
        生物技術(shù)通報 2020年3期
        關(guān)鍵詞:堿基靶標(biāo)結(jié)構(gòu)域

        陳敏潔 唐桂月 洪香娜 郝沛 江靜 李軒

        (1. 中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越中心合成生物學(xué)重點實驗室,上海 200032;2. 中國科學(xué)院上海巴斯德研究所病原發(fā)現(xiàn)與大數(shù)據(jù)中心,上海 200000;3. 河南大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院棉花生物學(xué)國家重點實驗室植物逆境生物學(xué)重點實驗室,開封 475004)

        RNA作為一種重要的生物大分子,參與細(xì)胞生命代謝的整個過程,其代謝異常會導(dǎo)致多種疾病的發(fā)生[1]。故了解RNA的功能和代謝對于人類健康至關(guān)重要。目前,靶向DNA的技術(shù)如鋅指核酸酶(Zinc finger nuclease,ZFN)、轉(zhuǎn)錄激活因子樣效應(yīng)物核酸酶(Transcription activator-like effector nucleases,TALENs)、CRISPR-Cas9 或 Cas12 等[2]現(xiàn)已成為生物醫(yī)學(xué)實驗室的常規(guī)操作,并且已經(jīng)初步應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。然而DNA序列一旦干預(yù)成功,在很大程度上會遺傳給后代,具有永久性與不可恢復(fù)性。與相對穩(wěn)定遺傳的DNA不同,RNA引起的改變是暫時、非永久性的。但是RNA生物學(xué)的極度復(fù)雜性導(dǎo)致很難精確地靶向、跟蹤或編輯。目前靶向RNA的技術(shù)主要包括RNAi、MS2技術(shù)、ADARs技術(shù)及CRISPR-Cas13 技術(shù)等[3]。

        本文主要對目前最新的靶向RNA技術(shù)的CRISPR-Cas13家族的分類及防御機(jī)制進(jìn)行綜述,介紹了 CRISPR-Cas13 技術(shù)的應(yīng)用以及基于CRISPRCas13家族的RNA編輯系統(tǒng)的最新研究進(jìn)展,并對目前CRISPR-Cas13 RNA編輯技術(shù)體系存在的問題進(jìn)行分析和對未來的發(fā)展進(jìn)行展望。

        1 CRISPR-Cas13家族和分類

        CRISPR-Cas13是基于細(xì)菌免疫系統(tǒng)的RNA靶向和編輯系統(tǒng),可保護(hù)其免受病毒侵襲。該系統(tǒng)類似于CRISPR-Cas9系統(tǒng),但與靶向DNA的Cas9不同,Cas13蛋白僅靶向切割單鏈RNA。CRISPRCas13(以前稱為 C2c2)[4]是 CRISPR-Cas系統(tǒng)中的第二大類第VI型,是家族中目前發(fā)現(xiàn)的唯一只靶向ssRNA的系統(tǒng)。它包含單一的效應(yīng)蛋白質(zhì)Cas13,與 CRISPR RNA(crRNA)組裝時形成一個由crRNA引導(dǎo)的RNA靶向效應(yīng)復(fù)合物。迄今為止研究的所有Cas13蛋白都具有兩種不同的核糖核酸酶活性[5],一種是RNase負(fù)責(zé)pre-crRNA的預(yù)處理形成成熟的VI型干擾復(fù)合物[6];而另一種RNase 活性由兩個較高等真核生物和原核生物核苷酸結(jié)合(Higher eukaryotes and prokaryotes nuceotide-binding,HEPN)結(jié)構(gòu)域提供,是target-RNA 在病毒干擾過程中降解所必需的,研究證明這兩個HEPN結(jié)構(gòu)域中的單點突變會完全消除 RNA 的切割[4,7-8]。HEPN 結(jié)構(gòu)域能夠幫助切割 ssRNA,但不能切割 dsRNA、ssDNA或 dsDNA,且當(dāng)RNA 靶中存在折疊結(jié)構(gòu)時,Cas13優(yōu)先在非堿基配對的 ssRNA 區(qū)域進(jìn)行剪切[9]。

        圖1 CRISPR-Cas13家族分類圖

        目前CRISPR-Cas13根據(jù)系統(tǒng)發(fā)育可分為4個亞型(A、B1、B2、C 和 D)[6,10](圖 1)。同源序列分析表明Cas13四個亞型具有低同源性,且同源序列僅限于HEPN結(jié)構(gòu)域位點。HEPN結(jié)構(gòu)域可以存在于Cas13不同位置,在VI-B型基因座中還存在其它特征,VI-B1系統(tǒng)具有額外的ORF,CSX28,其編碼具有一個跨膜結(jié)構(gòu)域(或可能是信號肽)和一個HEPN結(jié)構(gòu)域的小蛋白質(zhì)。然而,VI-B2系統(tǒng)在許多情況下(但并非所有)存在不同的ORF,Csx 27,也編碼一個小蛋白質(zhì),似乎包含3-4個預(yù)測的跨膜結(jié)構(gòu)域,從而進(jìn)一步被劃分為B1和B2亞型[11]。最新發(fā)現(xiàn)的亞型VI-D和相關(guān)的效應(yīng)蛋白 Cas13d,它們主要存在于Eubacterium和Ruminococcus兩種細(xì)菌中[6,11]。VI-D亞型比以前發(fā)現(xiàn)的所有亞型都小得多(比先前鑒定的Cas13蛋白小約26%)[6]。此外,與VI-B系統(tǒng)一樣,絕大多數(shù)VI-D系統(tǒng)都含有相關(guān)的輔助蛋白,這些蛋白質(zhì)都含有WYL結(jié)構(gòu)域,這個結(jié)構(gòu)域通常與原核防御系統(tǒng)有關(guān)[12]。除了系統(tǒng)發(fā)育特征外,亞型之間的功能也存在差異。例如,Seletsky等[13]對11個Cas13a 同系物的pre-crRNA 處理行為進(jìn)行的研究。

        2 CRISPR-Cas13家族防御的分子機(jī)制

        CRISPR-Cas13系統(tǒng)的防御過程與其他CRISPRCas系統(tǒng)相似,包括 3 個階段:第一是新間隔序列的獲?。?4],稱適應(yīng)階段;第二是 crRNA的合成[15],即 CRISPR基因座的表達(dá);第三是對外來核酸的抵御,稱干擾階段[16](圖2)。適應(yīng)階段獲取外源核酸序列整合在CRISPR陣列中。CRISPR陣列包括交替的半回文直接重復(fù)序列和由整合酶Cas蛋白插入的外源核酸“間隔”序列組成。一直以來Cas1、Cas2被認(rèn)為是參與新間隔獲取的主要功能蛋白[17],然而在一些情況下,VI型CRISPR-Cas缺乏適應(yīng)基因(Cas1、Cas2)[11],表明它們可能利用同一基因組中其他 CRISPR-Cas基因座的適應(yīng)模塊,或者失去了它們的適應(yīng)模塊,不再積極地獲得新的間隔[18]。

        圖2 CRISPR-Cas13家族分子防御過程

        CRISPR基因座表達(dá)起始產(chǎn)物pre-crRNA,經(jīng)過相關(guān)Cas 蛋白和RNA 核酸酶的加工形成成熟crRNA,此過程即為 CRISPR 基因座的表達(dá)[13,19]。研究表明,VI型crRNA處理是由Cas13中的一種專用RNA核酸酶進(jìn)行的。East-Seletsky等[5]首先證明Cas13a具有pre-crRNA加工活性,并且該活性不需要HEPN核酸酶結(jié)構(gòu)域。Cas13b和Cas13d也被證明具有pre-crRNA處理活性,在Cas13b的系統(tǒng)中,pre-crRNA被加工成一個66 nt的成熟crRNA(一個30 nt的5' -間隔和一個36 nt的3'-直接重復(fù)序列)[11]。而Cas13d pre-RNA加工產(chǎn)生的成熟crRNA具有與Cas13a家族相似的重復(fù)間隔結(jié)構(gòu)[6]。鑒于在 VI-A、B和D型系統(tǒng)中pre-crRNA處理的保守性,Cas13c也很可能保持切割pre-crRNA的能力,但還需要進(jìn)一步研究證實。

        成熟的crRNA能夠招募Cas13蛋白,從而完成防御入侵最重要的一步干擾階段,準(zhǔn)確識別外源核酸并對其進(jìn)行精準(zhǔn)剪切。CRISPR-Cas13的4個亞型中,形成的crRNA結(jié)構(gòu)存在一定的差別。在Cas13a:crRNA復(fù)合物中,直接重復(fù)序列形成5-6個Watson-Crick堿基對的莖,由保守的2nt凸起(AC或AA)破壞,依賴于Cas13a一個7-9nt的莖環(huán)區(qū)域[9]。雖然目前還沒有高分辨率的VI-B型crRNA結(jié)構(gòu),但RNA二級結(jié)構(gòu)分析表明,與VI-A、VI-C和VI-D crRNA相比,VI-B crRNAs具有更長的直接重復(fù)序列莖(總共9-14 bp),通常具有幾個不成對的區(qū)域和凸起,因此莖環(huán)更?。?0]。除莖環(huán)結(jié)構(gòu)之外,在 VI-B 型系統(tǒng)中,直接重復(fù)序列相對于間隔的順序也不同,直接重復(fù)序列的莖環(huán)位于間隔的3'處,而在VI-A、VI-C和VI-D系統(tǒng)中觀察到的直接重復(fù)序列在間隔的5'處結(jié)構(gòu)不同。與VI-A型和VI-B型crRNA 相比,VI-C型crRNAs直接重復(fù)序列的長度較短(~30 nt)[21],表明它在存在不同的適應(yīng)模塊時可能與VI-A、B和D系統(tǒng)共同進(jìn)化。最后VI-D型,包含具有36 nt 直接重復(fù)序列的crRNA,形成了一個保守的8-10 nt莖,帶有一個4-6 nt的環(huán),一個5-10 nt的5'側(cè)翼單鏈區(qū)(在pre-crRNA中)和一個包含保守的末端AAAAC基序的5-7 nt的3'側(cè)翼單鏈區(qū)[6,12]。

        Cas13:crRNA核酸靶向復(fù)合物與靶標(biāo)核酸序列堿基互補(bǔ)幫助完成搜索過程和初始雜交。除此之外,如Cas9干擾復(fù)合物需要檢測dsDNA靶位點側(cè)翼的原間隔子相鄰基序(PAM)序列的存在也會幫助識別靶標(biāo)序列[22-23]。然而,Abudayyeh等[4]探索了Cas13a對于在每個crRNA靶位點側(cè)翼的核苷酸是否表現(xiàn)出相同的序列偏好。他們發(fā)現(xiàn)對于LshCas13a,protospacer-3'側(cè)翼的第一個核苷酸表現(xiàn)出對A、U或C(H)而不是G的偏好性。通過體外RNA降解實驗證實了該結(jié)果,結(jié)果表明該位置存在G核苷酸會顯著降低HEPN核酸酶的活性,而A、U和C會導(dǎo)致最大活性[24]。為了避免與PAM在“自我”CRISPR基因組學(xué)中所定義混淆,作者決定將這一序列偏好稱為“Protospacer flanking site”(PFS),而不是“Protospacer adjacent motif”(PAM)。自從首次報道PFS 偏好LshCas13a 以來,PFS 偏好也被證實存在于其他幾種 Cas13酶中。使用體外裂解試驗,最初證明LwaCas13a具有輕微的“ H” PFS偏好[25]。此作者后來又證明,當(dāng)對細(xì)菌篩選[26]或人類細(xì)胞系質(zhì)粒文庫篩選[20]PFS時,LwaCas13a不會表現(xiàn)出任何可檢測到的PFS偏好,并且靶向人細(xì)胞中含ssRNA的G-PFS不會導(dǎo)致任何缺陷定位效率。

        Cas13b酶的PFS要求也有所不同。在細(xì)菌中對于來自Bergeyella zoohelcum和Prevotella buccae菌的兩個不同的Cas13b靶標(biāo)文庫篩選時,D(A、U或G)5'PFS和NAN或NNA 3'PFS是實現(xiàn)最佳RNA靶向所必需的[11]。相反,當(dāng)對來自PspCas13b進(jìn)行細(xì)菌中錯配的目標(biāo)文庫實驗時發(fā)現(xiàn),有效的靶標(biāo)RNA裂解不需要優(yōu)選的PFS[20]。與Cas13a或Cas13b相反,對于迄今為止研究的任何Cas13d直系同源物,使用細(xì)菌篩選策略均未檢測到PFS序列。目前,關(guān)于Cas13c酶家族是否存在PFS偏好尚無定論。

        3 CRISPR-Cas13分子技術(shù)的應(yīng)用

        目前利用CRISPR-Cas13系統(tǒng)可對RNA進(jìn)行編輯、敲除、檢測、追蹤及成像等[3]。Cas13a是第一個被用于靶向RNA切割的效應(yīng)蛋白。Abudayyeh等[4]通過異源表達(dá)的Cas13a可以保護(hù)大腸桿菌免受MS2噬菌體的侵入,并首次在大腸桿菌中實現(xiàn)RNA敲除。作者通過改用Leptotrichia wadei(Lwa)來源的Cas13a實現(xiàn)了在哺乳動物細(xì)胞中進(jìn)行RNA敲除[26]。基于Cas13a的RNA敲除系統(tǒng)與傳統(tǒng)的RNAi技術(shù)相比,RNA敲除能力相當(dāng)?shù)獵as13a脫靶率低且可以靶向細(xì)胞核內(nèi)RNA。Cas13a的RNA敲除技術(shù)目前已經(jīng)被應(yīng)用到許多領(lǐng)域,如植物病毒敲除—蕪菁花葉病毒(TuMV,一種RNA病毒)[27-28],馬鈴薯Y病毒(PVY)等[29];哺乳動物細(xì)胞的單鏈RNA病毒敲除—淋巴細(xì)胞性腦膜炎病毒(LCMV),甲型流感病毒(IAV),水泡性口炎病毒(VSV)等[30],癌癥相關(guān)的突變基因敲除,如KRAS等[31]。Cas13a被激活后附帶的非特異性RNA酶切活性目前還被應(yīng)用于核酸快速檢測,如 Gootenberg等[25,32-34]開發(fā)的一種 “SHERLOCK”檢測系統(tǒng)可以在短時間內(nèi)實現(xiàn)從患者體液樣品中進(jìn)行無儀器的病毒的檢測。此外,Abudayyeh等[26]將生物素與dLwaCas13a融合的用于RNA免疫沉淀,通過將dLwaCas13a與負(fù)反饋(NF)系統(tǒng)結(jié)合使用,還可用于RNA成像的dLwaCas13a-NF系統(tǒng)。

        Cas13d作為目前已知最短的Cas13蛋白,使其成為進(jìn)一步開發(fā)靶向RNA 工具的潛在平臺[6,12,35]。Yan 等[12]與 Konermann 等[6]將不同的 Cas13d 與不同的融合標(biāo)簽組合,實現(xiàn)在人細(xì)胞中的RNA敲除。此外,Cas13d目前還被應(yīng)用于活細(xì)胞RNA成像[36]。Cas13d平均大小為930 aa,是哺乳動物細(xì)胞中表征的最小的2類CRISPR效應(yīng)子,這使得Cas13d結(jié)構(gòu)域可以與編碼多個gRNA的CRISPR陣列配對。同時,Cas13d基因組長度符合慢病毒遞送載體的包裝尺寸,Cas13d-慢病毒載體將成為原代細(xì)胞和體內(nèi)遞送的有力工具。

        4 基于CRISPR-Cas13的RNA堿基精確編輯系統(tǒng)

        4.1 基于CRISPR-Cas13的RNA堿基A>I精準(zhǔn)編輯系統(tǒng)

        靶向RNA編輯作為最新的研究方法,其不可永久性遺傳為治療某些遺傳性疾病提供一種更安全,更有效的替代方法。Cox等[20]將VI型CRISPRCas系統(tǒng)中無催化活性的dPspCas13b與ADAR2融合 的 REPAIR(RNA Editing for Programmable A-to-I Replacement)RNA堿基編輯系統(tǒng)在哺乳動物細(xì)胞中成功編輯與疾病相關(guān)的基因。REPAIR系統(tǒng)利用dcas13b指導(dǎo)ADAR2定點編輯最重要的兩個部分:具有催化活性增強(qiáng)的突變體ADAR2dd;特異性識別目標(biāo)A·C錯配堿基。ADAR2是一種廣泛存在于哺乳動物之中的腺苷脫氨酶,可對特異性的雙鏈RNA進(jìn)行A(腺苷)>I(肌苷)脫氨,肌苷被當(dāng)成鳥嘌呤,并與胞嘧啶配對,從而實現(xiàn)堿基A>G的轉(zhuǎn)變[37-38]。REPAIR系統(tǒng)目前主要分為兩個版本。REPAIRv1系統(tǒng)對靶序列具有較好的兼容性,在靶向熒光素Gluc RNA時,對靶目標(biāo)16種可能的基序都檢測到編輯。REPAIRv1系統(tǒng)靶向Gluc的編輯效率可達(dá)89%,具有較高的編輯效率,但在靶向內(nèi)源基因PPIB編輯率只有28%。為此作者在Cas13b與ADAR2之間加上一個多肽,結(jié)果REPAIRv1系統(tǒng)編輯效率提高,說明Cas13與ADAR2之間的連接多肽在改善系統(tǒng)編輯率中起到一定的作用。REPAIRv1系統(tǒng)相比于其他傳統(tǒng)RNA編輯技術(shù)—以ADAR2原始底物的編輯系統(tǒng)(如 BoxB- ADAR2[39]、全長 ADAR2[40])編輯率高,但最近報導(dǎo)的以ADAR2原始底物的最新編輯系統(tǒng)的編輯率與REPAIRv1相當(dāng)[41]。相比脫靶率,轉(zhuǎn)錄組測序顯示REPAIRv1的脫靶編輯率與BoxB-ADAR相當(dāng),但大于全長ADAR2的脫靶率,且脫靶位點主要集中在ADAR2原始底物結(jié)構(gòu)基序部分。REPAIRv1脫靶效應(yīng)主要是由于ADAR2的底物偏好性以及ADAR2dd的過度表達(dá)而引起。為了提高REPAIR的特異性,Cox等[20]通過在ADAR2上引入新突變(ADAR2 DD -E488Q-T375G)形成REPAIRv2系統(tǒng),該系統(tǒng)在靶向Gluc其脫靶率低于REPAIRv1系統(tǒng)的約900倍,但編輯率也隨之降低(表1)。

        表1 基于CRISPR-Cas13的RNA編輯系統(tǒng)編輯率與脫靶率

        此外,本課題組利用無活性的dCas13a與ADAR2融合實現(xiàn)在酵母中的定點編輯[42](圖3)。利用結(jié)合特異序列單鏈RNA能力的Cas13a,首次在模式生物裂殖酵母(S. pombe)中實現(xiàn)了靶向內(nèi)源RNA和降解靶標(biāo)RNA的功能。進(jìn)一步,再利用喪失RNA切割活性的突變dCas13a與人源的RNA腺嘌呤脫氨酶催化結(jié)構(gòu)域(hADAR2d)融合,引入到裂殖酵母中;再通過設(shè)計指導(dǎo)RNA,實現(xiàn)了對內(nèi)源RNA的精確定點編輯。對RNA定點編輯系統(tǒng)的參數(shù)(編輯堿基位置、距離、指導(dǎo)RNA結(jié)構(gòu)和長度等)進(jìn)行優(yōu)化,優(yōu)化后的編輯系統(tǒng)對內(nèi)源靶標(biāo)RNA的編輯效率達(dá)到了59%。

        圖3 dCas13a與dCas13b介導(dǎo)的RNA堿基編輯系統(tǒng)的比較[42]

        4.2 基于CRISPR-Cas13的RNA堿基C>U精準(zhǔn)編輯系統(tǒng)

        Abudayyeh等[43]最近發(fā)表的一篇關(guān)于對RNA實現(xiàn)胞苷(C)>尿苷(U)的精確編輯系統(tǒng)RESCUE(RNA Editing for Specific C-to-U Exchange),擴(kuò)展RNA編輯的功能,擴(kuò)大了可解決的疾病突變和蛋白質(zhì)修飾的范圍。

        RESCUE系統(tǒng)利用無催化活性的靶向RNA的CRISPR-Cas13b(dCas13b)與改造后具有 C>U 的ADAR2的腺嘌呤脫氨酶域融合而成。ADAR2具有天然A>I脫氨活性,作者根據(jù)ADAR2與底物結(jié)合的結(jié)構(gòu)初步突變了與底物結(jié)合的3個關(guān)鍵位點(V351G、S486A、T375S)使其具有C>U的脫氨作用,并在酵母中靶向外源基因Gluc具有15%的編輯率,作者在此基礎(chǔ)之上又經(jīng)過16輪突變篩選獲得具有較高編輯效率的RESCUE16系統(tǒng)。RESCUE系統(tǒng)在靶向16種Gluc的靶基序均具有編輯,并且gRNA spacer具有C或U錯配時具有較高的編輯率。RESCUE在靶向HEK293細(xì)胞內(nèi)源基因時,編輯最高能達(dá)到42%左右,其偏好性主要集中在5' U或A且受U或者 A 錯配位置影響。此外,作者還在體外證明了該系統(tǒng)對DNA、sRNA沒有胞苷脫氨作用。為了證明該系統(tǒng)可應(yīng)用于治療作用,作者利用RESCUE系統(tǒng)調(diào)節(jié)STAT和WNT-β-catenin信號通路。將具有RESCUE質(zhì)粒和gRNA質(zhì)粒轉(zhuǎn)染HEK293FT細(xì)胞和人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞(HUVECs),通過靶向 β-catenin上CTNNB1的已知磷酸化殘基,其編輯率最高可達(dá)28%,而被激活WNT-β-catenin信號傳導(dǎo)最高可以提高到5倍。

        改造后的ADAR2仍具有A>I的活性,Cas13b能夠?qū)re-crRNA加工形成A>I/C>I的gRNA同時實現(xiàn)A>I和C>U的編輯。作者通過優(yōu)化gRNA,可同時靶向HEK293FT細(xì)胞中CTNNB1A>I和C>U的編輯。RESCUE在靶向Gluc引起A>I脫靶位點有1695個,C>U脫靶位點具有188個。為此作者又通過引進(jìn)新的突變體,并發(fā)現(xiàn)S375A、S375C、S375N、N473I的引起脫靶率大幅度下降,其中S375A A>I脫靶率降到139,C>U 脫靶率降到103且編輯率沒有太大影響。

        RNA編輯的一個主要優(yōu)點是它的可逆性,相比之下,DNA水平上的變化是永久性的。RESCUE能夠被gRNA引導(dǎo)至目標(biāo)RNA,實現(xiàn)C>U編輯。該系統(tǒng)不僅擴(kuò)大了RNA編輯系統(tǒng)的范圍,并為RNA編輯技術(shù)的潛在臨床應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)[44],同時利用RESCUE擴(kuò)展靶向能力意味著編輯新靶標(biāo)的到來,通過磷酸化、甲基化和糖基化等蛋白翻譯后修飾可以調(diào)節(jié)蛋白的活性和功能的位點如今都可作為編輯的新靶標(biāo)。但RESCUE仍具有較高的A>I的RNA編輯活性,改造編輯酶或優(yōu)化其他參數(shù)系統(tǒng)減少脫靶率仍是目前需解決的問題。

        5 展望

        RNA是細(xì)胞中最重要的信使分子之一。RNA的功能和動態(tài)代謝的表征對于理解生命過程至關(guān)重要。然而RNA是快速合成、代謝使得在體內(nèi)很難靶向,跟蹤或編輯,CRISPR-Cas13系統(tǒng)為該領(lǐng)域提供了新的思路?;贑as13蛋白開發(fā)的RNA工具在疾病研究和臨床治療中的應(yīng)用將為人類醫(yī)療保健的巨大進(jìn)步作出貢獻(xiàn)。

        截至目前,人類致病突變最多的一類是點突變(也稱為單核苷酸多態(tài)性)[47]。基于CRISPR的靶向DNA 的堿基編輯系統(tǒng)—CBEs(C>U)、ABEs(A>U)基本上能夠?qū)崿F(xiàn)4種堿基突變(C >T、A > G、T>C、G>A)的修復(fù),但靶向DNA具有可遺傳性和不可修復(fù)性等風(fēng)險。相反,RNA編輯系統(tǒng)可以從RNA水平上進(jìn)行修復(fù)而不會永久性地遺傳(表2)。目前基于CRISPR-Cas13家族的編輯系統(tǒng)A>I(REPAIRv1)以及C>U(RESCUE)基本上能修復(fù)致病突變的點突變。通過合理的設(shè)計方法,如gRNA的優(yōu)化以及編輯蛋白的定向進(jìn)化,可以進(jìn)一步提高系統(tǒng)的特異性和效率。盡管目前基于RNA堿基編輯系統(tǒng)的例子非常令人鼓舞,但是將大蛋白遞送到特定組織、體內(nèi)脫靶點突變的潛在生物學(xué)后果等相關(guān)工作依然具有挑戰(zhàn)性。因此,新型RNA堿基編輯器傳送系統(tǒng)的開發(fā),包括針對特定組織的系統(tǒng),可能是未來幾年的主要重點工作。

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