新技术利用细菌自身的CRISPR-Cas系统来关闭基因
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来自北卡罗来纳州立大学的研究人员开发了一种技术，它共同选择了已经存在于细菌和古亚亚的免疫系统，以关闭特定基因或基因组 - 为未来的遗传学和相关领域创造一个有力的工具。
“这不仅应该加快科学发现，而是帮助我们更好地为进一步生物技术和医学提高工程的微生物生物，”NC州的助理和生物分子工程助理教授，在工作中的一篇关于工作的纸张的高级作者。“例如，这可以帮助我们开发细菌菌株，这些菌株在将植物生物质转化为液体燃料时更有效。”
这项技术通过劫持微生物自身的CRISPR-Cas系统来工作。该系统通常通过制造被称为CRISPR RNA的小链来保护细菌免受病毒等入侵者的侵袭，CRISPR RNA与特定入侵者的DNA序列相匹配。在最常见的CRISPR- cas系统中，称为I型系统，一个CRISPR RNA和一组蛋白质紧紧地固定在一个匹配的DNA序列上。一旦结合，这些蛋白质就会向另一种叫做Cas3的蛋白质发出信号，这种蛋白质会切断DNA。
Beisel说:“我们的方法是通过两种方式修改I型系统。“首先，我们编辑这种微生物的基因组，防止它产生Cas3，然后我们引入合成DNA，生成我们定制的CRISPR rna。”
这些定制的rna包括互补序列，它们与微生物基因组中的特定DNA序列相匹配。
当基因打开时，它会转录细胞用于制备蛋白质的特异性RNA。该过程是所有生物学功能的基础。
但是，当定制的CRISPR rna与特定基因相结合时，这些基因就会被关闭，或被阻止转录rna。Beisel的团队能够引入单独的CRISPR rna，以及链接在一起的CRISPR rna组，使它们能够同时靶向多个基因。这些基因中的一些使微生物能够消耗不同的糖。通过控制哪些基因被关闭，研究小组可以决定微生物可以消耗哪些糖。
“这种技术将允许研究人员通过简单地转移这些基因来更好地了解单个基因或基因组的作用，”埃德尔说。“并且这种方法可以与高吞吐量筛选技术结合使用，以识别与多药耐药性或益处等问题相关的基因集，例如与益生菌相关的问题。”
此外，由于受影响的基因没有被破坏——没有Cas3蛋白来切碎它们——这项技术可以让基因重新启动。这是通过停止CRISPR RNA的生产来实现的，这使得受影响的基因在微生物繁殖和剩余的CRISPR RNA降解时重新开始转录。
纸”,重组内源性I型CRISPR-Cas系统用于可编程基因抑制，是开放获取的，并发表在该杂志的网上核酸的研究．该论文的主要作者米歇尔·罗(Michelle Luo)是北卡罗来纳州立大学的博士生。共同作者是亚当·穆利斯(Adam Mullis)，他在北卡罗来纳州立大学读本科时就完成了这项研究，瑞安·利内(Ryan Leenay)是北卡罗来纳州立大学的博士生。这项工作得到了美国国家科学基金会CBET-1403135和美国国立卫生研究院5T32GM008776-15的资助。
希普曼-
编辑:研究摘要跟随。
“重新调整内源性I型CRISPR-CAS系统，可编程基因抑制”
作者: Michelle L. Luo, Adam S. Mullis, Ryan T. Leenay, Chase L. Beisel，北卡罗莱纳州立大学
发表：2014年10月17日在线核酸的研究
DOI：10.1093 / nar / gku971
文摘:CRISPR-Cas系统已经显示出作为基因组编辑和转录调控的异种工具的巨大潜力。由于这些rna导向的免疫系统存在于大多数原核生物中，因此存在利用内源性系统作为这些生物的方便工具的机会。在这里，我们报道了大肠杆菌中的I-E型CRISPR-Cas系统可以被用于可编程的转录抑制。我们发现，cas3标记基因的缺失将免疫系统转化为一个可编程的基因调节剂，能够对异种和内源性基因进行可逆的基因沉默。靶向启动子区域产生最强的抑制，而靶向编码区域显示一致的链偏倚。此外，多靶点CRISPR阵列可以产生复杂的表型。这种策略提供了一种简单的方法，将许多内源性I型系统转化为转录调控因子，从而扩大了crispr介导的遗传控制的可用工具包，同时为全基因组筛选和路径工程创造了新的机会。
