基因定点精准靶向修饰crispr-cas9ppt课件.ppt

4 CRISPR-Cas系统前景分析 而且从实际应用的角度来说，CRISPRs比TALENs更容易操作，因为每一对TALENs都需要重新合成，而用于CRISPR的gRNA只需要替换20个核苷酸就行。 4 CRISPR-Cas系统前景分析 只需合成一个sgRNA就能实现对基因的特异性修饰，Cas蛋白不具特异性。 编码sgRNA的序列不超过100bp，因此比构建TALENs和ZFNs更简单方便。 较短的sgRNA序列也避免了超长、高度重复的TALENs编码载体带来的并发症。 技术优势 1987年，当时有一个科研小组观察到，在细菌编码的一个基因末端有一段非常奇怪的重复序列。 越来越多的生物学家们开始从事微生物基因组的解析工作，这时他们也都发现了这种奇怪的现象 在大约40%的细菌和90%的古细菌（archaea）中都能够观察到这种现象，于是科学家们给这种序列取了一个名字，叫作CRISPR，即成簇的、规律间隔的短回文重复序列（clustered regularly interspaced short palindromic repeats）。 在2005年，有3个生物信息学课题组报道称，这些 CRISPR序列里的空格DNA总是能够与噬菌体的 DNA序列互补、匹配 美国马里兰州美国国家癌症生物技术信息中心的Eugene Koonin等人提出了一个新想法，即细菌和古细菌能够吸收噬菌体的DNA，然后将其留作己用，并转录出相应的RNA，与入侵的外源DNA结合，这有点类似于真核生物采用的RNA干扰（RNA interference, RNAi）机制。 Danisco公司的研究人员 Rodolphe Barrangou、Philippe Horvath等人在2007年发现，他们只要对嗜热链球菌进行一番遗传学改造，插入或者去掉几个与噬菌体序列互补的空格DNA片段，就可以改变细菌对噬菌体的免疫力。 发现历史 Doudna和Emmanuelle Charpentier则分别把工作往前推进了一步,依赖Cas9蛋白的CRISPR系统要比其它 CRISPR系统更简单。 Doudna和Charpentier的课题组都必须证明，他们能够非常精确地控制Cas9蛋白的切割位点，确保不会发生脱靶的情况。 Doudna的博士后Martin Jinek提出了将tracrRNA和空格 RNA组合起来，形成一个所谓的“向导RNA分子（single-guide RNA）”的想法，并且他们课题组已经在去年成功地构建出了好几个这种向导RNA，而且将其与Cas9蛋白混合在一起，成功地对特定的DNA位点进行了切割（Science , 17 August 2012, p. 816）。 十年前，科学家们开发出了锌指核酸酶（zinc finger nucleases），该蛋白拥有两个人工组合在一起的结构域，它可以依靠其中的 DNA结合结构域（DNA-binding domains）结合到基因组中特定的位点上，然后再依靠其中的酶切结构域将该位点的DNA链切断。该技术诞生之后也掀起了一股热潮，甚至有人成立了公司，专门以该技术为平台开发艾滋病治疗手段（Science , 23 December 2005，p. 1894）。 锌指核酸酶 最近又出现了另外一种基因组改造工具，那就是TALEN人工核酸酶，这是一种比锌指核酸酶更方便的基因组定向改造工具，并且有可能会彻底取代锌指核酸酶（Science, 14 December 2012, p. 1408）。 TALEN人工核酸酶 CRISPR系统是以 RNA作为基因组定位工具，而锌指核酸酶和 TALEN核酸酶则都是以人工开发的特异性 DNA位点结合蛋白作为基因组定位工具。 合成RNA要比合成蛋白质容易得多，，用CRISPR技术只需要几个星期就可以拿到确定的实验结果，可人工核酸酶技术至少需要好几个月。” 几者之间的区别 * 中山大学生命科学学院 CRISPR-Cas系统基因修饰技术 1 CRISPR-Cas概述 1987年，日本大阪大学（Osaka University）在对一种细菌编码的碱性磷酸酶（alkaline phosphatase）基因进行研究时，发现在这个基因编码区域的附近存在一小段不同寻常的DNA片段，这些片段是由简单的重复序列组成的，而且在片段的两端还存在一段不太长的特有的序列。 2013以后，研究者们在包括《science》和《nature biotechnology》等著名杂志上发表多篇文章介绍CRISPR-Cas系统，并且已成功在人类、小鼠、斑马鱼等物种上实现精确的基因修饰。 1 CRISPR-Cas概述 CRISPR-Cas：一种来源是细菌获得性免疫的由RNA指导Cas蛋白对靶向基因进行修饰的技术。 CRIS