据 Jiyung Shin、Jennifer Doudna 和同事所做的一项研究报告,来自李斯特菌噬菌体的一种蛋白抑制剂可阻断 CRISPR-Cas9 的 Cas9 组分与 DNA 的相互作用,它提示了一种新的调控哺乳动物细胞基因编辑的方法。
至关重要的是,在引入 CRISPR-Cas9 数小时后将这种抗 CRISPR 蛋白(被称作 AcrIIA4)添入人类白血病细胞可令 CRISPR-Cas9 仍然能剪切标靶 DNA,但同时却减少了偏离标靶的基因剪切。对这项研究的了解提示,AcrIIA4 及其它天然的蛋白抑制剂可帮助改进基于 CRIPSR 和 Cas 酶的基因编辑尝试,这些基因编辑过程迄今仍然缺乏可控的“切断开关”以防止不想要的基因改变。尽管科学家们认识到 Cas9 抑制剂蛋白在哺乳动物细胞基因编辑中可能有用,但这些过程的基础机制尚未充分确立。
在这里,Jiyung Shin 等在一个结构性分析中首次对天然蛋白抑制剂 AcrIIA4 如何与 Cas9 酶相互作用进行了检查。他们发现,AcrIIA4 会与“凹陷袋”内的酶结合,而该凹陷袋在一般情况下是被 DNA 插入的,AcrIIA4 与酶的结合可阻止该酶附着于标靶 DNA 并对其进行切割。对人类细胞的研究揭示,如果这些细胞在基因编辑开始前就用该蛋白抑制剂进行处理,那么 CRIPSR-Cas 复合物就可大体上被阻止对任何部位的 DNA 进行剪切。结果还显示,大约一半的 CRISPR-Cas9 对 DNA 的击中目标的编辑(即该系统按照科学家所希望的方式对基因编辑进行正确的剪切)发生在该系统被引入后的 6 小时内。
过去有些研究提示,该复合物可能在偏离目标的部位留置一段时间而未对它们进行剪切。为了利用这一时间顺序,Shin 等人在人类白血病细胞内引进了一个被指示对 2 个基因(其中包括与镰状细胞病有关的基因)进行剪切的 CRISPR-Cas9 复合物,并接着在 6 小时后添加了 AcrIIA4。结果显示,在恰当的时间添加 AcrIIA4 可防止在错误的位置剪切基因,但它却仍然有时间在正确的位置进行基因剪切。
(责任编辑:sgx)