基因組編輯技術(shù)是一種能夠定向修改基因組的強(qiáng)有力工具。近年來,CRISPR/Cas9系統(tǒng)因其易于構(gòu)建、編輯效率高等優(yōu)點逐漸成為應(yīng)用最為廣泛的基因組編輯工具。合成生物學(xué)作為一門整合了工程學(xué)思維以及生物學(xué)原理的新生交叉學(xué)科,在生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、化學(xué)、農(nóng)業(yè)、能源和環(huán)境等領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。合成生物學(xué)對于DNA等遺傳物質(zhì)的合成、組裝和編輯等操作有著巨大的需求,因此基因組編輯技術(shù)在合成生物學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用。本文綜述了以ZFN和TALEN為代表的早期基因組編輯技術(shù),以及新型CRISPR/Cas9基因組編輯技術(shù)的原理、發(fā)展、作用機(jī)制、系統(tǒng)優(yōu)化、衍生技術(shù)以及應(yīng)用。同時也介紹了基因組編輯技術(shù)在基因表達(dá)調(diào)控、微生物基因編輯和分子記錄等合成生物學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用,并展望了基因組編輯技術(shù)的前景以及在合成生物學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。 

【文章來源】：合成生物學(xué). 2020,1(04)

【文章頁數(shù)】：14 頁

【部分圖文】：

CRISPR系統(tǒng)在合成生物學(xué)中的應(yīng)用

為了更便捷地使用CRISPR/Cas9系統(tǒng)，研究人員對其進(jìn)行了一些優(yōu)化。Jinek等[4]通過一段GAAA序列將cr RNA的3?端與tracr RNA的5?端融合在一起，形成了單鏈引導(dǎo)RNA (single guide RNA,sg RNA），在不影響效率的同時簡化了系統(tǒng)組分（圖1）。此外，Zhang課題組[3]對Sp Cas9蛋白進(jìn)行密碼子優(yōu)化，并加入核定位信號，提高了Sp Cas9蛋白轉(zhuǎn)運到哺乳動物細(xì)胞核內(nèi)的效率。有研究表明，sg RNA在哺乳動物細(xì)胞內(nèi)的表達(dá)水平較低，限制了CRISPR/Cas9系統(tǒng)的應(yīng)用[38]。因此Chen等[39]對sg RNA的骨架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化：他們將sg RNA莖環(huán)結(jié)構(gòu)中第4個連續(xù)的U替換為A，避免了PolⅢ啟動子的提前終止；同時他們將sg RNA骨架上的發(fā)夾結(jié)構(gòu)延伸了5對堿基，以便Sp Cas9與sg RNA的結(jié)合。基于以上的優(yōu)化，CRISPR/Cas9系統(tǒng)只需要導(dǎo)入Cas9與sg RNA即可實現(xiàn)高效的基因組編輯。1.2.4 多種CRISPR/Cas系統(tǒng)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Rapid improvement of grain weight via highly efficient CRISPR/Cas9-mediated multiplex genome editing in rice[J]. Rongfang Xu,Yachun Yang,Ruiying Qin,Hao Li,Chunhong Qiu,Li Li,Pengcheng Wei,Jianbo Yang.  Journal of Genetics and Genomics. 2016(08)



本文編號：3319262