著名期刊《細(xì)胞》雜志近日刊登了CRISPR-Cas9基因編輯工具的共同發(fā)現(xiàn)者詹妮弗·唐德納團(tuán)隊(duì)的最新成果:他們通過(guò)X衍射結(jié)晶法發(fā)現(xiàn)，兩種抑制Cas9活性的蛋白質(zhì)ACRⅡC1和ACRⅡC3具有完全不同的作用機(jī)理，且ACRⅡC1具有廣譜抑制性，即能在不同基因編輯系統(tǒng)中扮演"剎車(chē)裝置"的作用，讓基因編輯過(guò)程在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候終止，減少脫靶效應(yīng)。
CRISPR-Cas9系統(tǒng)雖簡(jiǎn)單高效，但存在一大安全隱患:該系統(tǒng)無(wú)法在錯(cuò)誤基因得到修復(fù)后停止剪切功能，而是可能繼續(xù)修改正?；?，導(dǎo)致脫靶效應(yīng)?？茖W(xué)家們一直期望從細(xì)菌天然系統(tǒng)中找到能及時(shí)關(guān)閉基因編輯過(guò)程的"安全閘門(mén)"。
此前已經(jīng)有至少7種Cas9抑制蛋白(ACR蛋白)被發(fā)現(xiàn)，具有讓細(xì)胞停止剪切和編輯的功能。這次，唐德納團(tuán)隊(duì)選擇了兩種被證實(shí)能在人體細(xì)胞中抑制Cas9的蛋白進(jìn)行了比較研究，發(fā)現(xiàn)它們具有完全不同的作用方式。ACRⅡC1能與Cas9中結(jié)合DNA的兩個(gè)重要氨基酸緊密結(jié)合，讓Cas9失去剪切DNA的功能;而ACRⅡC3通過(guò)讓2個(gè)Cas9分子形成二聚體改變其結(jié)構(gòu)，讓Cas9無(wú)法再與DNA結(jié)合?；趦煞N不同的機(jī)理，ACRⅡC1能抑制多種不同的Cas9蛋白，具有廣譜性，而ACRⅡC3只能抑制一種名叫NmeCas9的蛋白。
哈爾濱工業(yè)大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授黃志偉今年4月曾在《自然》雜志發(fā)表過(guò)一篇重磅論文，首次對(duì)另一種Cas9抑制蛋白ACRⅡC4的作用機(jī)制進(jìn)行了研究，證實(shí)其能有效抑制SpyCas9的基因編輯活性。黃教授接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪(fǎng)時(shí)表示，他們的研究成果早于唐德納團(tuán)隊(duì)的報(bào)道，目前沒(méi)有任何證據(jù)顯示ACRⅡC1和ACRⅡC3比ACRⅡC4具有更好的抑制效果，但通過(guò)對(duì)比性研究，可以找到最有效的抑制蛋白，將其加入基因編輯系統(tǒng)，讓Cas9在完成基因編輯任務(wù)后準(zhǔn)時(shí)"關(guān)閉"功能，避免脫靶效應(yīng)。
總編輯圈點(diǎn)
CRISPR-Cas9是近幾年基因工程生物學(xué)的第一熱詞，它能夠隨心所欲地剪切基因，而且簡(jiǎn)單到高中生培訓(xùn)后都能操作。但它并非一項(xiàng)完善的技術(shù)，還需要一系列工具包配套使用。此次新發(fā)明給未來(lái)的工具包里增加了一項(xiàng)利器。
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