西亚试剂：美国学者揭示Cas9酶工作机制

有一种蛋白在细菌免疫系统中起着至关重要的作用，并正快速成为一种很有用的遗传工程工具。现在有关这一蛋白的一个中心问题已经获得了解答。

来自劳伦斯伯克利国家实验室和加州大学伯克利分校的研究人员，确定了这一叫做Cas9的细菌酶在病毒感染过程中是如何在RNA序列的引导下识别和降解外源DNA，以及在动物和植物细胞中诱导位点特异性遗传改变的。通过结合单分子成像和大量的生化试验，该研究小组证实Cas9的基因组编辑能力是通过称作为“PAM”( protospacer adjacent motif)的短DNA序列来实现的。

该研究的领导者、生物化学家Jennifer Doudna 说：“我们的研究结果揭示了PAM的两个主要功能，解释了它对于Cas9能够靶向和切割与导向RNA相匹配的DNA序列如此至关重要的原因。在外源DNA的靶向位点附近存在PAM，而宿主基因组的这些靶向位点则缺乏PAM，使得Cas9能够精确区分必须降解的非自身DNA和几乎完全相同的自身DNA。此外，存在PAM也是激活Cas9酶的必要条件。”

随着基因工程微生物，例如细菌和真菌，在绿色化学生产有价值的化学产品，包括治疗药物、高级生物燃料和生物降解塑料中发挥越来越大的作用，Cas9正在成为合成生物学从业者一种重要的基因组编辑工具。

Doudna说：“了解Cas9如何能在数百万到数十亿碱基对长的基因组中找出特异的20个碱基对的靶序列，或许能够改进在细菌和其他细胞类型中的基因靶向和基因组编辑工作。”

细菌微生物面临着来自病毒和称作为质粒的侵入核酸片段无休止的攻击。为了生存，微生物利用了一种基于核酸、以CRISPR遗传原件为中心的适应性免疫系统。

通过结合CRISPRs和RNA导向的内切核酸酶，例如Cas9，细菌能够利用专门的小crRNA分子，引导靶向及降解侵入病毒和质粒中的匹配DNA序列阻止它们复制。CRISPR–Cas免疫系统有三种不同的类型。Doudna和她的研究小组将焦点放在了II型系统上，其独特地依赖于RNA编程Cas9在靶位点上切割双链DNA

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