CRISPR-CAS14:一系列小型DNA靶向酶,使高保真性SNP基因分型

由Benoit Giquel.

最后更新于2020年4月17日。

CAS14可用于检测SSDNA。一旦它与SSDNA结合,它就可以切割探针变成荧光灯在被科学家用来编辑这个星球上几乎任何生物体的基因组之前,CRISPR-Cas系统只是一种适应性免疫系统,为细菌提供抵御感染源的保护。这种免疫机制背后的几种酶已经被发现和研究,但这只是冰山一角,正如人们预测的那样,还有许多酶仍然未知。

识别CAS14变体

在这个寻找新的和可能更高效的CAS系统中,Jennifer Doudna的实验室分析宏基因组数据集,试图确定自然界中是否存在更简单、或许更小的Cas系统。

为此,他们从能量联合基因组研究所挖掘了微生物基因组和梅萨群体的数据库,以获得近似对CRISPR阵列和通用CRISPR集成酶的非特异性基因,CAS1.。他们发现了一家CRISPR-CAS系统包含CAS1.Cas2.Cas4.和新的基因CAS14CAS14用于小CAS蛋白(40-70kDa)的编码,即所谓的2级CISPR-CAS系统中的其他CAS蛋白的大小的一半。

有24种变种CAS14聚集成3个亚组(Cas14a-c)的基因。所有这些变体都分享了预测的Ruvc核酸酶域的存在,Crisp-CAS酶的特征。与其他CAS酶相比,CAS14尚未在细菌基因组中发现,但仅在一组古亚群的基因组中发现。作者认为CAS14可以是较大和更复杂的CAS9和CAS12蛋白质的CAS14可以成为更原始的版本。

CAS14切割SSDNA.

但这个新系统的功能是什么?这是否可以是基因组编辑的新工具?为了测试Cas14的潜力,Doudna Lab克隆了CAS14基因与邻近的CRISPR阵列和含有推定的TRACRRNA中的基因组成一个质粒并表达了它E.科利细菌菌株。他们发现CAS14可以结合和切割靶向的SSDNA序列。与CAS9不同,CAS14不需要PAM序列。除了这种顺应性裂解之外,作者还表明CAS14可以分别对Cas13和Cas12进行跨越的SSDNA,分别用于RNA和DSDNA。然而,作者发现,CAS14在其SSDNA的识别中比CAS13或CAS12在其他类型的核酸中具有更具体的特异性,并且需要在GRNA中间的一定序列特异性被激活。

Cas14在诊断

通过切割SSDNA但不是DSDNA CAS14不是一个新的基因组编辑工具的良好候选者,但它可能是一个奇妙的附加加载工具包,称为诊断工具包det,这是作者创建的。该试剂盒使用Cas12和Cas13快速检测感染生物体的存在(例如:SARS-CoV-2)和基因突变。例如,通过提供特定于病毒序列的gRNA,酶被激活,并能反式切割dsDNA和RNA的荧光探针。荧光信号表明在实验中存在这种病毒序列。

通过将CAS14添加到混合中,您可以获得最终组合,从而检测RNA,DSDNA,现在SSDNA。通过比较CAS12和CAS14使用差异试剂盒检测SNP的能力,作者表明CAS14的改善特异性使得能够高保真SNP基因分型。CAS14-贬值的发展将很快能够快速有效地诊断感染,癌症和其他疾病。


参考文献

1。Harrington,Lucas B.等人。“通过微型CRISPR-CAS14酶编程DNA破坏。”科学362.6416(2018):839-842。PUBMED ID.PMID:30337455.

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