打开APP
userphoto
未登录

开通VIP,畅享免费电子书等14项超值服

开通VIP
CRISPR-Cas9学习笔记

1. 背景

看到基因编辑技术这个题目,就想到这几个问题
是什么?有什么分类?各有何不同?有什么用?优缺点?选择的依据?
先看中文文章可以快速了解背景,而后根据实验设计需求,钻研好的英文protocol。

目前已有的基因编辑技术 (针对这点应该加以展开,不过这里我只对自己需要用的CRISPR-Cas9进行了解)

(1)Clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR)/CRISPR-associated (Cas)9 第三代人
工核酸内切酶(前两代就是ZFN和TAILEN)。
(2)锌指核酸内切酶(zinc finger endonuclease,ZFN):是第一代人工核酸内切酶
锌指是一类能够结合DNA的蛋白质,人类细胞的转录因子中大约有一半含有锌指结构,ZFN 是将锌指蛋白与核酸内切酶 Fok I融合形成的核酸内切酶,利用它可
以在各种复杂基因组的特定位置制造 DNA 的双链
切口(这就是英文文献中说到的DSB,当时只当是DNA双链断裂,却不知其实叫做双链切口)。
(3)类转录激活因子效应物核酸酶(transcription activator-like effector nuclease,TALEN):第二代
人工核酸酶。
(4)人工核酸内切酶(engineered endonuclease,
EEN)

以上(1-3)三种基因编辑技术均可用于各种复杂基因组的编辑。
But! 无论是 ZFN 还是 TALEN,这两种人工核酸酶都是由 DNA 结合蛋白与核酸内切酶Fok I融合而成,这就意味着,当需要对新的DNA靶点进行编辑的时候,就需要设计新的核酸内切酶序列(结合之前英文文献的说法,如有错误,请指正)。

以下是三种基因编辑方式的比较

image.png

2. CRISPR/Cas9是什么?

Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats(CRISPR):是在细菌中发现的有规律成簇又带间隔的短回文序列,可以帮助细菌抵抗噬菌体的入侵,是细菌针对噬菌体的获得性免疫(厉害吧!细菌也不是吃素的)。
Cas:CRIPSR/Cas系统有Type I、II 、III三种类型。而Type II则有一个标志性的Cas9 蛋白(分子质量很大的多功能蛋白),主要参与 crRNA的成熟以及降解入侵的噬菌体 DNA 或是外源质粒。CRISPR/Cas系统(识别+结合功能)和Cas9蛋白(剪切,降解)结合成复合体。

3. CRISPR/Cas9的作用机制

Cas9对DNA进行剪切,DNA双链断裂后,主要通过易错性的非同源末端连接(Non -homologous end joining, NHEJ)以及高保真性的同源重组(homologous recombination HR)进行修复,最终会造成基因敲入(knock in)、敲除(knock out)、缺失(deletion)及基因修饰(gene modification)这几种类型。

image.png

同源重组(百度百科):是指发生在非[姐妹染色单体(sister chromatin) 之间或同一染色体上含有同源序列的DNA分子之间或分子之内的重新组合。看图好了


非同源末端连接:是一种修复双股DNA断裂的方法。之所以是非同源性,是因为断裂的两段是被直接接上,而非使用了一个同源的模板。与之对比的同源性重组则需要一个同源序列来引导修复。“非同源性末端接合”这个词是由Moore和Haber于1996年首创。

这部分参考自http://blog.sciencenet.cn/blog-3160644-983657.html
首先,这是CRISPR/Cas9系统

image.png

组装系统
image.png

工作
image.png

应用
image.png
1.1.3 CRISPR/Cas9的优缺点

优点:高效,方便,快捷。CRISPR/Cas9 的定点突变效率至少是 TALEN 的 2倍以上,并且诱发双等位基因的效率更高
性缺点:有相当的脱靶概率

4. CRISPR/Cas9的用途

CRISPR/Cas9被改造成第三代人工核酸内切酶,用于复杂基因组的编辑,目前该技术应用于人类细胞、斑马鱼、小鼠及细菌等五种的基因组精确修饰,例如各种基因工程小鼠。

5. 修饰类型

  1. 基因定点 InDel 突变

  2. 基因定点敲入

  3. 两位点同时突变和小片段的缺失


最后,欢迎大家留言指正或讨论,先谢过啦~

参考文献:

  1. 方锐, 畅飞, 孙照霖, 等. CRISPR/Cas9 介导的基因组定点编辑技术[J]. 生物化学与生物物理进展, 2013, 40(8): 691-702.

  2. 程成, 舒鹏程, 彭小忠. CRISPR/Cas9 基因编辑系统研究进展[J]. 基础医学与临床, 2018, 38(4): 543-547.


本站仅提供存储服务,所有内容均由用户发布,如发现有害或侵权内容,请点击举报
打开APP,阅读全文并永久保存 查看更多类似文章
猜你喜欢
类似文章
【热】打开小程序,算一算2024你的财运
一篇引发巨大争议的CELL文章:CRISPR英雄谱(全文)
CRISPR-Cas9技术发明简史
基因编辑简史
两大热门技术的碰撞:CRISPR NGS
Nat. Chemical Biol. | 诺奖得主发表的CRISPR最新、最全的基因编辑研究综述!...
基因敲除与RNA干扰的关系
更多类似文章 >>
生活服务
热点新闻
分享 收藏 导长图 关注 下载文章
绑定账号成功
后续可登录账号畅享VIP特权!
如果VIP功能使用有故障,
可点击这里联系客服!

联系客服