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我校生科院彭楠教授畅谈CRISPR-Cas系统

核心提示: 11月1日晚,我校生命科学技术学院彭楠教授做客第267期学术沙龙,与大家一同分享CRISPR-Cas系统鉴别内源与外源DNA的故事。

南湖新闻网讯(通讯员 单文琪)11月1日晚19:30,第267期学术沙龙在图书馆一楼报告厅举行。我校生命科学技术学院彭楠教授与大家一同分享CRISPR-Cas系统鉴别内源与外源DNA的故事。

活动伊始,彭楠向大家介绍了CRISPR系统识别“自我”和“异己”的特异性机制。CRISPR是原核生物在抵御病毒侵染的进化历程中形成的可遗传的获得性免疫系统,该系统经过改造修饰,目前在敲除、添加或抑制其他生物的目的基因方面得到广泛应用。

彭楠提出,免疫适应的过程是CRISPR系统表达的第一个阶段,在这一阶段外源入侵的DNA片段整合到CRISPR序列的第一个位点上。通过对不同来源菌种免疫后的序列分析,得知CRISPR片段绝大多与入侵的可移动元件结合,少部分会与自身基因组DNA结合。围绕“在二者都能结合的情况下,如何体现CRISPR适应阶段的特异性”的问题,彭楠向大家解释了CRISPR系统的复筛选机制。在有害DNA入侵原核生物时,就会发生免疫适应现象,在这一过程中外源和内源DNA都可能被获得;入侵的病毒被免疫后通过突变来试图逃逸,如果guide RNA之间发生了突变,复合物随着target DNA发生迁移,会在位点两端大量适应。CRISPR针对病毒的突变位点,随着突变的增强,会引发更强的适应,这一过程被称为引发适应。CRISPR对片段的选择也具有特异性,选择的过程是依赖PAM作为信号的。在Cas系统中的关键氨基酸识别PAM序列等来引导片段的长度和方向的选择。

在干涉阶段,PAM序列仍然有着重要的作用。PAM作为信号被CRISPR所识别,发生RNA的干涉现象。细菌识别病毒的PAM序列后,在Ⅲ型系统中会进行RNA的切割,切割过程中cAMP含量上升,促进切割RNA酶的活性;而Ⅰ型和Ⅱ型系统不进行RNA的切割。除PAM外cRNA的5‘端序列等也在CRISPR干涉中发挥作用。

干涉发生后,CRISPR系统仍然体现出极强的特异性。在干涉后,自身来源的spacer作为移动元件,可以限制基因跳跃。这里涉及到两个系统的作用,一是识别DNA片段的特异性,二是干涉后对自身DNA的修复作用。目前证实的DNA干涉后修复有MME与同源重组的方法。CRISPR的调控机制十分复杂,leader序列中的顺式元件、Chi 位点等都参与CRISPR的调控。

分享结束后,在座师生就同源小片段如何获得、三型与四型区别、会不会有脱靶现象等问题向彭楠提问,彭楠为大家解答疑惑并就当前CRISPR-Cas系统的相关进展与大家展开讨论。

审核人:李林

责任编辑:谢丹宁
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