病毒感染细菌,对于细菌而言就是细胞内多了一些不是自己的DNA序列,这些序列可能表达出一些对细菌本身有害的的蛋白,所以细菌只要把这些外来的DNA破坏掉就可以了。
CRISPR 到底是怎样的一种技术?是否真的能推动基因治疗?
CRISPR(clustered regularly interspaced short palindromic repeats)就是细菌体内的一串DNA序列,CRISPR系统还包括了一系列与之功能相关的蛋白。
CRISPR在细菌体内本来是起适应性免疫作用的(有点像人的获得性免疫)。细菌也是会被得传染病的嘛。细菌被病毒感染了,当然也不会束手就擒。病毒感染细菌,对于细菌而言就是细胞内多了一些不是自己的DNA序列,这些序列可能表达出一些对细菌本身有害的的蛋白,所以细菌只要把这些外来的DNA破坏掉就可以了。
CRISPR就是这么一套很巧妙的系统。它先把外来DNA的片段整合进细菌自己的基因组,然后转录出RNA,经过一些剪切之后,利用这些RNA把带有DNA内切酶活性的Cas蛋白直接引导到外源序列的位置,于是,外源DNA就可以被剪断。对于细菌而言,就完成了对外来病原体的快速精确打击。这些整合进基因组的序列还可以传给自带细菌(要是人的免疫可以这么遗传,就不用每个小孩都拉去打疫苗了),所以CRISPR现在也被用作微生物分类的一个依据。
至于最近很火的CRISPR技术其实是利用了CRISPR系统中的RNA引导Cas蛋白去切断目标DNA的这一个步骤。如果破坏的是自己的基因,不就是达到了基因敲除的作用了嘛。
当然CRISPR的爆红主要是还是因为这套技术好用,一方面是省时间,一方面是精度高。省时间是因为要达成基因敲除的目的,只需把两端序列导入细胞就大功告成了。一段序列是Cas9蛋白的基因,它是可以切断DNA双链,就算是DNA有甲基化也照样切。另一段用来转录一条RNA,前一部分是与目标基因配对的,后一半用来与蛋白结合,这样就把Cas9拉过来,切断目标基因。切断了之后,对于真核细胞,各种修复手段就上了,结果通常是基因中间被插入或者删除了几个碱基,这样整个基因的编码就全乱了,基因也就没有原来的功能了,也就是完成了基因敲除。至于精度嘛,20个碱基的长度定位一个基因一般是没问题的,还有就只能感叹Cas9这个蛋白的神奇了。
还有更神奇的,如果把Cas9蛋白的DNA内切酶活性灭掉,再给它加上别的催化活性,它就可以有别的功能。目前,抑制和促进基因表达都可以做到了。
啊?提问里还有意义?
呆逼理科生最不会写意义之类的东西。
个人觉得CRISPR首先是一个很好用的系统,在基础研究上可以为研究人员节约不少时间,提高产出效率,也节约了科研经费。那都是纳税人的钱呀!
还有,CRISPR提供了一个应用面很广的技术平台,多种基因操作和调控都可以通过对CRISPR系统的优化来实现,应用前景一片大好。至少现在看来是很好。现在科研也是一个不小的市场,而CRISPR很有可能就是即将改变这个市场格局的技术。科研上用好了,自然会被用到工业和农业上。
至于临床应用,肯定是用很长一段路要走的啦。赞成@Zhou Ziliang 的看法。
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