西亚试剂：改良后的CRISPR可启动基因表达

研究人员将一种名为CRISPR的细菌防御系统改造成为人类细胞(比方说肿瘤细胞)基因表达的强效活化剂，从而促进了基因功能的研究。

分子生物学家一直以来都有一个梦想，就是希望能够随意启动任何基因的表达。机体内大多数基因的表达都是在特定生物学过程的控制之下进行动态启动和关闭的，而对基因表达水平的操控技术则是研究基因、调控元件和信号通路的功能的一种关键方法。Konermann等人描述了一种简洁的技术策略，可以将CRISPR/Cas9系统(即细菌内用于抵御外源性DNA的防御系统)转变成为一种强效的选择性基因活化剂。Konermann等人在文章中展示了如何用这一方法来检测成千上万个基因的并行启动效果。

CRISPR是成簇的、规律间隔的短回文重复序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeat)的缩写，是指细菌内用于编码特殊RNA序列的DNA区域;这些特殊的RNA序列可以通过直接的序列互补作用来识别外源性DNA序列，例如病毒的DNA序列。在细菌中，这些向导RNA(guide RNA)能够与Cas9酶结合形成复合物，或者与其他能特异性剪切被识别的DNA序列的蛋白质结合形成复合物，从而破坏被识别的DNA序列，保护细菌免受侵害。因此CRISPR/Cas9是一种可被操控的DNA靶向系统，其特异性取决于其RNA序列。

分子生物学家已经利用此系统来促使基因组序列发生快速突变或替换——这一技术策略被称为基因组编辑(genome editing)。2012年时，CRISPR/Cas9系统获得了突破性的进展，当时研究人员利用短链向导RNA(short guide RNA, sgRNA)分子来特异性地操控CRISPR，从而简化了CRISPR/Cas9系统。研究人员在不久之后发现，Cas9的突变体dCas9虽然无法剪切DNA序列，但是却能够用来结合DNA。我们将dCas9连接到参与转录激活或转录抑制的蛋白质区域(或结构域)上，然后利用CRISPR，使其作用于调节特定基因转录的启动子序列，如此一来，这些融合蛋白就能够调节基因的自然表达水平。然而，对于众多应用领域而言，这种方式对基因表达水平的影响效果太低——基因活化程度小于或约等于五倍。

Konermann等人将CRISPR sgRNA转变成为一种可将多个不同的转录激活因子组装起来的模块化平台，从而解决了该方法基因活化效率低的问题(图1a)。RNA结合蛋白可以结合到RNA的一些短序列上，而Konermann等人则在sgRNA上确定了两个有此类短序列的区域，而这两个区域反过来能够融合到哺乳动物体内不同转录因子的转录激活区域上。Konermann等人将该系统命名为协同激活介导因子(synergistic activation mediator, SAM)。机体内有12个基因无法被dCas9-激活因子融合蛋白有效地激活，而Konermann等人证明，SAM系统能够诱导激活这12个基因，基因活化倍数可达到100倍以上。

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