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

【文章來(lái)源】：中國(guó)中藥雜志. 2016年16期 北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：5 頁(yè)

【部分圖文】：

ＲISPＲ/Cas9作用原理及sgＲNA的結(jié)構(gòu)

銜鎩?as蛋白編碼基因、前導(dǎo)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(fù)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(gè)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(duì)外源DNA進(jìn)行靶向裂解［20-21］。現(xiàn)在常用的CＲISPＲ/Cas9系統(tǒng)即由Ⅱ型系統(tǒng)改造而來(lái)［22］(圖1)。圖1CＲISPＲ/Cas9作用原理及sgＲNA的結(jié)構(gòu)Fig.1ThemechanismofCＲISPＲ/Cas9andthestructureofsgＲNA當(dāng)噬菌體或質(zhì)粒DNA入侵宿主細(xì)胞時(shí)，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(diǎn)，然后將這些間隔序列轉(zhuǎn)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(shí)，重復(fù)序列截取噬菌體的某些DNA片段形成CＲISPＲ間隔序列，當(dāng)同種噬菌體再次入侵時(shí)，間隔序列將會(huì)轉(zhuǎn)錄形成crＲNA，這些crＲNA與tracrＲNA形成二級(jí)結(jié)構(gòu)，與Cas9蛋白形成復(fù)合體，識(shí)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(jié)構(gòu)域切割與crＲNA互補(bǔ)的雙鏈DNA形成DNA雙鏈斷裂(DSBs，DNAdouble-strandbreaks)。真核生物細(xì)胞內(nèi)存在著2種DNA修復(fù)方式，可以主動(dòng)修復(fù)DSBs。一種是非末端同源交連(NHEJ，nonhomologousend-joining)，修復(fù)后的DNA雙鏈經(jīng)常出現(xiàn)個(gè)別堿基的缺失或插入，從而導(dǎo)致基因功能的改變;另一種是同源重組修復(fù)(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(fù)出現(xiàn)的概率極低，

銜鎩?as蛋白編碼基因、前導(dǎo)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(fù)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(gè)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(duì)外源DNA進(jìn)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(lái)［22］(圖1)。圖1CＲISPＲ/Cas9作用原理及sgＲNA的結(jié)構(gòu)Fig.1ThemechanismofCＲISPＲ/Cas9andthestructureofsgＲNA當(dāng)噬菌體或質(zhì)粒DNA入侵宿主細(xì)胞時(shí)，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(diǎn)，然后將這些間隔序列轉(zhuǎn)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(shí)，重復(fù)序列截取噬菌體的某些DNA片段形成CＲISPＲ間隔序列，當(dāng)同種噬菌體再次入侵時(shí)，間隔序列將會(huì)轉(zhuǎn)錄形成crＲNA，這些crＲNA與tracrＲNA形成二級(jí)結(jié)構(gòu)，與Cas9蛋白形成復(fù)合體，識(shí)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(jié)構(gòu)域切割與crＲNA互補(bǔ)的雙鏈DNA形成DNA雙鏈斷裂(DSBs，DNAdouble-strandbreaks)。真核生物細(xì)胞內(nèi)存在著2種DNA修復(fù)方式，可以主動(dòng)修復(fù)DSBs。一種是非末端同源交連(NHEJ，nonhomologousend-joining)，修復(fù)后的DNA雙鏈經(jīng)常出現(xiàn)個(gè)別堿基的缺失或插入，從而導(dǎo)致基因功能的改變;另一種是同源重組修復(fù)(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(fù)出現(xiàn)的概率極低，

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：2929937