核酸檢測技術(shù)在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、環(huán)境等多個領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用,傳統(tǒng)的核酸檢測技術(shù)存在設(shè)備昂貴、操作復雜和靈敏度低等諸多局限性。成簇規(guī)律間隔短回文重復序列及其相關(guān)基因13（CRISPR/Cas13）是一種只靶向RNA的新型CRISPR系統(tǒng),能在CRISPR RNA（crRNA）引導下特異切割單鏈靶RNA,并有非特異性的"附帶切割"能力。基于CRISPR/Cas13的核酸檢測技術(shù)具有靈敏度高、特異性強、操作方便、成本低廉等優(yōu)點,具有廣闊的應(yīng)用前景。闡述了CRISPR/Cas13系統(tǒng)的類別歸屬及其亞型,組分特征及其分子作用機制,介紹了基于CRISPR/Cas13系統(tǒng)的特異性高靈敏度酶報告解鎖（SHERLOCK）技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展,綜述了CRISPR/Cas13系統(tǒng)在病原體檢測、耐藥突變檢測、物種識別和轉(zhuǎn)基因鑒定方面的應(yīng)用,同時指出了目前基于CRISPR/Cas13核酸檢測技術(shù)存在的問題,并對未來應(yīng)用進行了展望。 

【文章來源】：廣東農(nóng)業(yè)科學. 2020,47(11)

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

CRISPR/Cas13系統(tǒng)的靶向特異性分子機制[6]

CRISPR/Cas13系統(tǒng)的4種亞型[6]

2017年,中國科學院生物物理研究所解析了LbuCas13a與CRISPR RNA(crRNA)二元復合物的晶體結(jié)構(gòu)和LbuCas13a蛋白的晶體結(jié)構(gòu)[13]。LbuCas13a具有“雙瓣葉”球狀蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),由1個crRNA識別瓣葉(Recognition lobe,REC)和1個核酸酶瓣葉(Nuclease lobe,NUC)組成。REC葉片包含NTD(N-terminal domain,NTD)和Helical-1結(jié)構(gòu)域,NUC葉片包含兩個HEPN結(jié)構(gòu)域、Helical-2結(jié)構(gòu)域以及連接兩個HEPN結(jié)構(gòu)域的連接結(jié)構(gòu)域[13](圖2)。負責切割crRNA前體和靶 RNA的活性位點分別位于Helical-1和HEPN結(jié)構(gòu)域。HEPN催化切割位點位于Cas13a蛋白的外表面,Cas13a蛋白一旦被靶RNA活化,即可行使非特異性RNA酶功能,裂解附近的其他ssRNA[11]。HEPN催化切割位點中存在一些高度保守的氨基酸殘基,對靶RNA的切割起主要作用,分別是HEPN1結(jié)構(gòu)域中第597位精氨酸(Arg597)、第602位組氨酸(His602)和HEPN2結(jié)構(gòu)域中第1 278位精氨酸(Arg1278)、第1 283位組氨酸(His1283)�；罨腍EPN催化切割位點形成1個含R-X4-6-H 基序的“X”形三維空間結(jié)構(gòu),上述4個關(guān)鍵氨基酸殘基位于外表面,從而對RNA酶切發(fā)揮關(guān)鍵作用[13,17](圖 2)。此外,HEPN1結(jié)構(gòu)域中第598位天冬酰胺(Asn598)和HEPN2結(jié)構(gòu)域中第1 279位天冬酰胺(Asn1279),對Cas13a的酶切活性也起著重要作用[13,17]。Cas13b和Cas13d也包含2個HEPN結(jié)構(gòu)域,有類似Cas13a的功能[18-19]。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]CRISPR-Cas基因組改造技術(shù)研究進展[J]. 顏雯,李海濤,向華,王曉虎.  廣東農(nóng)業(yè)科學. 2014(02)



本文編號：3640113