CRISPR：新技術可精確敲除單鹼基

導讀：“我們可以在整條染色體上只引入一個鹼基變化，儘可能地減少對鄰近基因功能的影響，這是一個前所未有的精確度，”趙教授說。賽業小編為您推薦“CRISPR：新技術可精確敲除單鹼基”，詳情如下：

CRISPR-Cas9系統為研究者提供了精準編輯DNA的技術手段，如今，研究人員又利用它開發出了靶向釀酒酵母（S. cerevisiae）單基因的技術，研究人員通過刪除DNA序列中1個鹼基即可關閉基因。這種基因組級別的生物工程與傳統的靶向單個基因或有限數量基因的策略相比，未來將更方便研究者獨立研究單個基因或與其他基因結合時的功能。理解和優化S. cerevisiae基因組，提高酵母菌株生產力對乙醇、工業化學品、潤滑劑和藥品等工業生產具有重要意義。

伊利諾伊大學化學與生物分子工程教授趙惠民（Huimin Zhao）研究團隊發文《Nature Biotechnology》，“我們希望把微生物改造成創造有價值化工品和生物燃料的細胞工程，”他說。“CRISPR已經被用來引入定點突變解決遺傳疾病。酵母有大約6000個基因，我們希望能反覆敲除每個基因，並找出它們對目標化合物生產有何影響。”

過去，研究者們製造“基因敲除”酵母來研究每個基因對細胞功能的貢獻。當發現有益突變時，就選擇性地培育攜帶這種特性的酵母。但是，如果採用完全敲除靶基因的方式生產工程酵母的話，會造成意想不到的問題。“因為許多基因相互重疊，刪除一個基因可能也相當於刪除了其他基因部分，這使研究人員很難真正孤立地研究單個基因，”趙教授說。

DNA序列中每個字母（ATCG）對應一個鹼基，這是DNA鏈的基本組成元素。趙教授課題組利用CRISPR-Cas9系統建立了一種精確刪除一個基因內部一個鹼基的技術。原理是，根據細胞一次讀取三個DNA鹼基的屬性，錯位讀碼框相當於敲除基因，而與被編輯的基因重疊的其他基因依然可以保持不變，繼續行使功能。

“我們可以在整條染色體上只引入一個鹼基變化，儘可能地減少對鄰近基因功能的影響，這是一個前所未有的精確度，”趙教授說。

他們將這項技術命名為CRISPR/Cas9和同源定向修復輔助基因組級別工程（CRISPR/Cas9 and homology-directed-repair assisted genome-scale engineering，CHAnGE），除了精度，該技術還具有快速、高效和低成本等優點。趙教授研究小組建立了一個基因敲除酵母文庫，內含S. cerevisiae基因組內所有單基因的敲除版本，其他研究人員只需50美元手續費即可購買。

“過去，人們為了剔除酵母中某個基因，不惜花費幾年時間，”趙教授說。“現在，使用CHAnGE，只需一個人用大約1個月的時間就能生產覆蓋整個酵母基因組的突變體文庫。”

他的研究小組還在為其他酵母開發突變文庫，將來可用於潤滑劑、生物燃料和其他工業脂質生產。

原文減速：Genome-scale engineering of Saccharomyces cerevisiae with single nucleotide precision

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