10月13日,《Nucleic Acids Research》(IF: 9.112)在线发表了我校28365356古菌分子生物学研究团队在CRISPR系统研究与应用中取得的新成果。论文以“Harnessing Type I and Type III CRISPR-Cas systems for genome editing”为题,首次提出了一种利用I型和III型CRISPR-Cas系统进行基因组编辑的方法。28365356佘群新教授和梁运祥教授为论文通讯作者,博士生李英俊为论文第一作者。
CRISPR-Cas系统作为一种原核生物抵御病毒等外源入侵核酸的获得性免疫系统,广泛存在于大约90%的古菌和40%细菌中。CRISPR-Cas系统被划分为三个主要类型:I型,II型和III型。II型CRISPR系统仅需要Cas9一个蛋白与一条crRNA和trans-acting RNA行使DNA干涉活性,简单的II型CRISPR系统因此被开发成基因组编辑工具,并广泛应用于不同的真核生物和细菌。然而CRISPR/Cas9系统也存在诸多局限性,例如操作程序复杂、脱靶效应以及在极端生物中应用的限制等。本研究开发的利用I型和III型CRISPR进行基因组编辑的方法,是居于原核生物自身的CRISPR系统,只需要构建一个同时携带人工CRISPR簇和Donor DNA的编辑质粒,该编辑质粒转化到宿主细胞后,人工CRISPR簇提供的crRNA与内源CRISPR系统提供的Cas蛋白形成核酸蛋白复合体crRNP,对靶标基因进行DNA干涉,然后通过Donor DNA与靶标基因发生同源重组达到对基因组的编辑,编辑类型可以为缺失、插入和突变等。
该方法的优点在于:应用宿主范围广,所有含有内源CRISPR-Cas系统的细菌和古菌均可操作;同源重组的参与极大程度上避免了脱靶效应,增强了编辑特异性;更高的编辑效率,筛选阳性率高;流程简单,操作周期短,大大减轻了原核生物基因组编辑的工作量。
该方法已申请新型发明专利,发明创造名称为“一种利用内源CRISPR-Cas系统进行原核生物基因组编辑的方法”。