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CRISPR-Cas9系统的发现历史

CRISPR-Cas9系统的发现历史

CRISPR江苏快3刘军在线计划(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats),被称为规律成簇间隔短回文重复,是细菌用以保护自身对抗病毒的一个系统,也是一种对付攻击者的基因武器。后来,研究人员发现,它具有精确的基因编辑功能,可以用来删除、添加、激活或抑制其他生物体的目标基因,这些目标基因包括人、老鼠、斑马鱼、细菌、果蝇、酵母、线虫和农作物细胞内的基因,这也意味着这种基因编辑功能是一种可以广泛使用的生物技术。

早在1987年日本科学家在K12大肠杆菌中发现有串联间隔重复序列,但当时并没有引起人们的重视,直到2002年科学家们才将其正式命名为CRISPR(Clustered regulatory interspaced short palindromic repeats)。从2002年到2007年之间,人们对于CRISPR-Cas9系统了解逐渐深入,科学家们不仅掌握了CRISPR-Cas9的作用机制,而且可编辑的物种也在不断地扩大。同时科学家们对于CRISPR-Cas9功能的研究也在不断地拓展,不仅仅停留在基因的敲除、敲入等基础性的研究,更多是开始了具有较高复杂性、系统性的研究。为基因治疗、模式动物构建、药物靶位点筛选等项目提供了可靠的技术支持。

CRISPR-Cas9系统介绍

CRISPR簇是一个广泛存在于细菌和古生菌基因组中的特殊DNA重复序列家族,其序列由一个前导区(Leader)、多个短而高度保守的重复序列区(Repeat)和多个间隔区(Spacer)组成。前导区一般位于CRISPR簇上游,是富含AT长度为300~500bp的区域,被认为可能是CRISPR簇的启动子序列。重复序列区长度为21~48bp,含有回文序列,可形成发卡结构。重复序列之间被长度为26~72bp的间隔区隔开。Spacer区域由俘获的外源DNA组成,类似免疫记忆,当含有同样序列的外源DNA入侵时,可被细菌机体识别,并进行剪切使之表达沉默,达到保护自身安全的目的。

通过对CRISPR簇的侧翼序列分析发现,在其附近存在一个多态性家族基因。该家族编码的蛋白质均含有可与核酸发生作用的功能域(具有核酸酶、解旋酶、整合酶和聚合酶等活性),并且与CRISPR区域共同发挥作用,因此被命名为CRISPR关联基因(CRISPR associated),缩写为Cas。目前发现的Cas包括Cas1~Cas10等多种类型。Cas基因与CRISPR共同进化,共同构成一个高度保守的系统。

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