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新的分子剪刀像GPS一样改善基因组编辑

2019-06-12 14:43:07 • 来源：

由西班牙研究员吉列尔莫·蒙托亚(Guillermo Montoya)领导的哥本哈根大学(丹麦)的研究人员发现了新的分子剪刀Cpf1如何解压缩和切割DNA。CRISPR-Cas家族的这一成员显示出高精度，并且能够像GPS一样运作，以便在复杂的基因组图谱中识别其目的地。Cpf1的高精度将改善这种技术在修复遗传损伤和其他医学和生物技术应用中的应用。

该团队成功地可视化和描述了Cpf1的工作原理。该蛋白质属于Cas家族并且能够切割双链DNA，从而允许启动基因组修饰过程。该研究的结果发表在Nature杂志上。

领导这项研究的生物化学和分子生物学领域的研究员吉列尔莫·蒙托亚向SINC解释说，新的分子剪刀“将使我们能够更安全地修改和编辑基因组中的指令，因为它具有极高的精确度。靶DNA序列识别。“

用于切割和粘贴基因组序列的CRISPR Cas9系统已经被用于修饰动物和植物基因组。它还用于治疗人类癌症和视网膜疾病等疾病，其应用正在增加。

X射线晶体技术

世界各地的研究人员正在努力完善这种基因组编辑技术，目的是使其更加精确和高效。为了实现这一目标，他们还专注于其他特异性切割DNA的蛋白质，如Cpf1，其操作可将其引导至基因组中的特定位置。蒙托亚的团队使用X射线晶体学来破解控制这一过程的分子机制。

“我们使用X射线辐射Cpf1蛋白的晶体，以便能够以原子分辨率观察其结构，使我们能够看到它的所有成分，”该研究的共同作者说。“X射线衍射是用于阐明生物分子结构的主要生物物理技术之一。

“Cpf1的主要优点在于其高特异性和DNA的切割模式，因为可以用新的分子剪刀产生交错的末端，而不是像Cas9那样的钝端断裂，这有利于插入DNA序列

“这种蛋白质的高精度识别它将起作用的DNA序列的作用就像一个GPS，将Cpf1系统引导到基因组的复杂图谱中以确定其目的地。与用于此目的的其他蛋白质相比，它也是非常多才多艺，容易重新编程，“蒙托亚补充道。

遗传性疾病和肿瘤

他说，这些特性使得该系统“特别适合用于治疗遗传性疾病和肿瘤”。

该团队之前曾与法国生物技术公司Celletics合作使用大范围核酸酶 - 其他蛋白质，可以重新设计以在特定位置切割基因组 - 来治疗某些类型的白血病。

Montoya补充说，这项新技术“也可用于改造微生物，目的是合成药物和生物燃料生产中所需的代谢物”。

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