例如,最常用的 Cas9 酶——酿脓链球菌 Cas9(SpCas9)就需要两个 G 核苷酸作为其 PAM 序列,这极大限制了其靶向的点位数量,使其只能作用于基因组的 9.9% 左右。对 PAM 要求低就意味着其可作用的位点范围更广,但目前,此类对 PAM 要求低的 CRISPR 酶数量却极少。
Jacobson 说,“CRISPR 就像一个非常准确高效的邮政系统,可以到达你想要去的任何地方,其非常准确具体,但可以去的位点也有限。”
为了开发更通用的 CRISPR 系统,研究人员使用计算算法对细菌序列进行了生物信息学检索,从而确定是否存在对 PAM 要求更低的、类似的酶。为此,研究人员开发了一种数据分析软件工具,他们将之称为 SPAMALOT(通过目标对齐搜索 PAM,Search for PAMs by Alignment of Targets)。
这的确帮助研究人员找到了一些 “候选酶” ,但并没有一种能 “脱颖而出” 。因此,该团队又在实验室中创建了 CRISPR 的合成版本,并对其表现进行评估。
不像原有酶需要两个 G 核苷酸作为其 PAM 序列,新的酶只需要一个,这可以使其在基因组上识别更多点位。这也使得 CRISPS 可以靶向许多超出之前识别范围的疾病特异性突变。
Jacobson 表示,一个常规基因的长度约为 1000 个碱基,如果研究人员只是想敲除整个基因的话,那靶向点位有很多。但许多疾病,比如镰状细胞性贫血,是由单一碱基的突变引起的,对其进行靶向就困难了。
Jacobson 表示,现在研究人员希望能够利用其开发的技术发现其他酶,从而在保障其准确性的同时,进一步扩大 CRISPR 系统的靶向范围。“我们有信心标出基因组的每个坐标。”
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