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我校生科院彭楠教授畅谈CRISPR

时间:2020-01-28

南湖新闻网快讯(通讯员单文琪)年11月1日晚,第267届学术沙龙在图书馆一楼报告厅举行。我校生命科学与技术学院的彭南教授分享了CRISPR-Cas系统识别内源和外源基因的故事。

活动开始时,彭楠介绍了CRISPR系统识别“自我”和“外星人”的具体机制。CRISPR是原核生物在抵抗病毒感染的进化过程中形成的可遗传的获得性免疫系统。该系统已被修改并广泛用于敲除、添加或抑制其他生物体的靶基因。

彭楠指出,免疫适应过程是CRISPR系统表达的第一阶段,外源性的脱氧核糖核酸片段整合到CRISPR序列的第一个位点。通过免疫后不同来源菌株的序列分析,已知大多数CRISPR片段与入侵的可移动元件结合,而少数片段与它们自己的基因组脱氧核糖核酸结合。围绕“两者结合时如何体现CRISPR适应阶段的特异性”的问题,彭楠解释了CRISPR系统复杂的筛选机制。当有害的脱氧核糖核酸侵入原核生物时,免疫适应发生,在原核生物中可以获得外源和内源脱氧核糖核酸。入侵的病毒在免疫后试图通过突变逃脱。如果导向核糖核酸之间发生突变,复合物将与目标脱氧核糖核酸一起迁移并适应位点的两端。CRISPR针对病毒的突变位点,随着突变的增加,它会诱导更强的适应性。这个过程叫做触发适应。CRISPR还专门用于片段选择,选择过程依赖于PAM作为信号。Cas系统中的关键氨基酸识别PAM序列,以指导片段长度和方向的选择。

PAM序列在干扰阶段仍然起着重要作用。聚丙烯酰胺被CRISPR识别为信号,并发生核糖核酸干扰。细菌识别病毒的PAM序列后,核糖核酸将在第三型系统中裂解,在裂解过程中cAMP含量将增加,以促进核糖核酸裂解酶的活性。然而,型和型系统不进行核糖核酸切割。除了PAM,CRISPR干扰中也有CRISPR 5’端序列的作用。

干扰发生后,CRISPR系统仍表现出很强的特异性。干扰后,来自其自身来源的间隔物可以用作限制基因跳跃的移动元件。这涉及两个系统的功能,一个是识别脱氧核糖核酸片段的特异性,另一个是在干扰后修复脱氧核糖核酸。目前,干扰后的基因修复已有多种方法得到证实。CRISPR的调控机制非常复杂,前导序列中的顺式元件和Chi位点参与了CRISPR的调控。

分享后,这里的老师和学生问彭楠如何获得小的同源片段,3型和4型的区别,是否会有遗漏的目标。彭楠回答了问题,并与大家讨论了当前CRISPR-Cas系统。

点评者:李林

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