CRISPR/Cas9基因編輯技術是近幾年新發(fā)現(xiàn)的一種基因組定點編輯技術,該技術已經(jīng)廣泛應用在基因治療、基因功能研究、動物模型制造、農(nóng)作物品種改良等領域的研究中。該文簡要介紹了CRISPR/Cas9基因編輯技術,并提出了這項技術在藥用植物功能基因組學研究、活性成分次生代謝及合成生物學研究、藥用植物分子育種研究等方面的應用前景,為開辟藥用植物新領域的研究提供了參考。 

【文章來源】：中國中藥雜志. 2016年16期 北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

ＲISPＲ/Cas9作用原理及sgＲNA的結構

銜鎩?as蛋白編碼基因、前導序列(leadersequence)以及CＲISPＲ序列組成，這些部件共同參與CＲISPＲ/Cas系統(tǒng)的免疫防御功能［17］。1.2CＲISPＲ/Cas系統(tǒng)的工作原理CＲISPＲ系統(tǒng)分為3種類型，Ⅰ型和Ⅲ型系統(tǒng)均需多種Cas蛋白形成復合體才能行使切割功能［18-19］，而Ⅱ型系統(tǒng)的特征性蛋白僅為1個Cas9蛋白，該蛋白具有加工產(chǎn)生crＲNA和切割外源核酸的功能，Cas9蛋白、crＲNA和tracrＲNA三者共同作用即可對外源DNA進行靶向裂解［20-21］�，F(xiàn)在常用的CＲISPＲ/Cas9系統(tǒng)即由Ⅱ型系統(tǒng)改造而來［22］(圖1)。圖1CＲISPＲ/Cas9作用原理及sgＲNA的結構Fig.1ThemechanismofCＲISPＲ/Cas9andthestructureofsgＲNA當噬菌體或質(zhì)粒DNA入侵宿主細胞時，Cas9蛋白靶向并裂解噬菌體基因組中的原型間隔序列(protospacer)，并將其整合到宿主基因組的CＲISPＲ位點，然后將這些間隔序列轉錄成crＲNA，在Cas9蛋白的參與下，靶向切割入侵的噬菌體DNA序列，與此同時，重復序列截取噬菌體的某些DNA片段形成CＲISPＲ間隔序列，當同種噬菌體再次入侵時，間隔序列將會轉錄形成crＲNA，這些crＲNA與tracrＲNA形成二級結構，與Cas9蛋白形成復合體，識別緊隨原型間隔序列后的原型間隔序列毗鄰基序(protospaceradjacentmotif，PAM)，Cas9蛋白的核酸酶結構域切割與crＲNA互補的雙鏈DNA形成DNA雙鏈斷裂(DSBs，DNAdouble-strandbreaks)。真核生物細胞內(nèi)存在著2種DNA修復方式，可以主動修復DSBs。一種是非末端同源交連(NHEJ，nonhomologousend-joining)，修復后的DNA雙鏈經(jīng)常出現(xiàn)個別堿基的缺失或插入，從而導致基因功能的改變;另一種是同源重組修復(HDＲ，homology-directedrepair)方式，常引起堿基的替換。在自然條件下，同源重組修復出現(xiàn)的概率極低，

銜鎩?as蛋白編碼基因、前導序列(leadersequence)以及CＲISPＲ序列組成，這些部件共同參與CＲISPＲ/Cas系統(tǒng)的免疫防御功能［17］。1.2CＲISPＲ/Cas系統(tǒng)的工作原理CＲISPＲ系統(tǒng)分為3種類型，Ⅰ型和Ⅲ型系統(tǒng)均需多種Cas蛋白形成復合體才能行使切割功能［18-19］，而Ⅱ型系統(tǒng)的特征性蛋白僅為1個Cas9蛋白，該蛋白具有加工產(chǎn)生crＲNA和切割外源核酸的功能，Cas9蛋白、crＲNA和tracrＲNA三者共同作用即可對外源DNA進行靶向裂解［20-21］�，F(xiàn)在常用的CＲISPＲ/Cas9系統(tǒng)即由Ⅱ型系統(tǒng)改造而來［22］(圖1)。圖1CＲISPＲ/Cas9作用原理及sgＲNA的結構Fig.1ThemechanismofCＲISPＲ/Cas9andthestructureofsgＲNA當噬菌體或質(zhì)粒DNA入侵宿主細胞時，Cas9蛋白靶向并裂解噬菌體基因組中的原型間隔序列(protospacer)，并將其整合到宿主基因組的CＲISPＲ位點，然后將這些間隔序列轉錄成crＲNA，在Cas9蛋白的參與下，靶向切割入侵的噬菌體DNA序列，與此同時，重復序列截取噬菌體的某些DNA片段形成CＲISPＲ間隔序列，當同種噬菌體再次入侵時，間隔序列將會轉錄形成crＲNA，這些crＲNA與tracrＲNA形成二級結構，與Cas9蛋白形成復合體，識別緊隨原型間隔序列后的原型間隔序列毗鄰基序(protospaceradjacentmotif，PAM)，Cas9蛋白的核酸酶結構域切割與crＲNA互補的雙鏈DNA形成DNA雙鏈斷裂(DSBs，DNAdouble-strandbreaks)。真核生物細胞內(nèi)存在著2種DNA修復方式，可以主動修復DSBs。一種是非末端同源交連(NHEJ，nonhomologousend-joining)，修復后的DNA雙鏈經(jīng)常出現(xiàn)個別堿基的缺失或插入，從而導致基因功能的改變;另一種是同源重組修復(HDＲ，homology-directedrepair)方式，常引起堿基的替換。在自然條件下，同源重組修復出現(xiàn)的概率極低，

【參考文獻】：
期刊論文
[1]植物基因組編輯及衍生技術最新研究進展[J]. 單奇?zhèn)?高彩霞.  遺傳. 2015(10)
[2]Targeted Mutagenesis in Zea mays Using TALENs and the CRISPR/Cas System[J]. Zhen Liang,Kang Zhang,Kunling Chen,Caixia Gao.  Journal of Genetics and Genomics. 2014(02)
[3]合成生物學在中藥資源可持續(xù)利用研究中的應用[J]. 黃璐琦,高偉,周雍進.  藥學學報. 2014(01)



本文編號：2929937