用于基因沉默的新型 CRISPR 系统不依赖于切割 DNA

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维尔纽斯大学 (VU) 生命科学中心 (LSC) 的科学家发现了一种独特的方法，可以让细胞在不切割 DNA 的情况下沉默特定基因。这项研究由 Patrick Pausch 教授领导，发表在《自然通讯》杂志上，揭示了一种沉默基因的新方法，类似于按下细胞内某些遗传指令的“暂停”按钮。
研究团队由维尔纽斯大学的博士生 Rimvydė Čepaitė、Aistė Skorupskaitė 博士、本科生 Gintarė Žvejyte 和 Pausch 教授组成，他们与一个国际团队合作，发现了细胞如何使用特定系统来定位和抑制不需要的 DNA。该系统最终可以实现更安全的基因修饰，有望修复导致疾病的缺陷基因。
“与通常被描述为分子‘剪刀’的著名 CRISPR 基因编辑系统不同，新研究的 IV-A 型 CRISPR 系统不会切割基因。相反，它使用 RNA 引导的‘效应’复合物来招募一种名为 DinG 的酶，该酶沿着 DNA 移动并以更微妙的方式沉默目标基因，”Pausch 教授解释说。
据研究人员介绍，该系统如何识别 DNA 上的精确位置并开始工作，这真是令人着迷。“该系统使用两种蛋白质（Cas8 和 Cas5）来寻找与 RNA 向导互补靶 DNA 相邻的非常短的序列基序。一旦两种蛋白质都识别出这个短序列，它们就会融化双链 DNA 以进行靶序列检测。”
该过程中的一个关键部分是 R 环的形成，R 环是 RNA 结合的开放 DNA 结构，可向系统发出信号启动基因沉默。
“R 环中的‘R’代表 RNA。所有 DNA 结合 CRISPR-Cas 系统都使用这种结构来探测 DNA 序列并识别正确的靶位点。稳定的 R 环只有在存在与向导 RNA 充分匹配的 DNA 序列时才会形成。R 环本质上会告诉系统何时开始沉默基因是合适的，”研究教授说道。
用他的话来说，DinG 酶通过解开 DNA 链进一步增强基因抑制，从而使系统能够对更长的 DNA 序列发挥作用。
这一发现为未来基因组编辑应用打开了大门，避免了 DNA 切割的风险，从而可能带来更精确的研究和生物技术工具。Pausch 教授补充道：“我们的系统在不切割基因的情况下穿越 DNA 的独特能力对于先进的基因编辑应用来说很有吸引力。”他相信这种新方法可以通过实现更安全的基因改造来造福社会。