PNAS解析CRISPR的DNA基因編輯機制

　　一個國際科學家小組促使我們朝著更深層次地了解一些酶“編輯“基因的機制邁出了重要一步，從而為糾正患者的遺傳疾病鋪平了道路。

　　來自布里斯托大學和立陶宛生物技術研究院的研究人員觀察了，一種叫做CRISPR的酶結合和改變DNA結構的過程。

　　發表在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上的這些研究結果，為最終利用這些基因組編輯工具來糾正人類遺傳疾病提供了至關重要的一塊拼圖。

　　CRISPR酶最初發現于上世紀80年代，是細菌和古細菌為了抵御病毒和質粒的不斷攻擊而演化而來的一種獲得性免疫防御機制。近期科學家們發現其中一種CRISPR酶——Cas9可用于編輯人類的基因組。

　　通過精心設計，這些酶可以靶向30億DNA分子堿基對中的堿基組合。這相當于在23卷的百科全書中糾正一個拼錯的單詞。

　　為了實現這種大海撈針，CRISPR酶利用了RNA分子。靶向過程要求CRISPR酶分開DNA鏈，將這一RNA插入到稱作為“R-環”（R-loop）的序列特異性結構中。

　　該研究小組利用特別改裝的顯微鏡測試了R-環模型，在顯微鏡中單個DNA分子在磁場中被拉伸。通過改變DNA上的切向力，研究人員可以直接觀察單個CRISPR酶介導的R-環形成事件。

　　這使得他們揭示出了這一過程中從前隱藏的一些步驟，并探查了DNA堿基序列的影響。

　　布里斯托大學生物化學院Mark Szczelkun教授說：“利用這些令人興奮的基因組編輯工具存在的一個重大挑戰是，要確保只靶向基因組中的特異位點。”

　　“我們的單分子檢測促成更深入地了解了DNA序列對于R-環形成的影響。在未來這將幫助合理地重新設計CRISPR酶來提高它們的精確度，將脫靶效應降至最少。如果我們想要最終將這些工具應用于糾正患者的遺傳疾病這將是至關重要的。