科学家开发新CRISPR工具 通过劫持“跳跃基因”进行温和的DNA编辑

大多数CRISPR系统的工作方式是扫描基因组以寻找特定的DNA靶标部分，移除片段然后插入新的片段。这样可以去除不良基因，例如引起疾病的基因，并用更有益的基因代替。但是，通过所有这些剪切和粘贴，有时序列无法正确地重新组合在一起，这可能导致意外的突变。

CRISPR系统的一个新兴分支采用了一种更为温和的方法，即在不移除现有DNA序列的情况下添加新的DNA序列。通过指导RNA辅助靶向插入转座因子（INTEGRATE）就是这样一种系统。

当哥伦比亚研究人员于今年年初在霍乱弧菌细菌中发现一个引人入胜的“跳跃基因”时，开发了INTEGRATE系统。就像其名称所暗示的那样，人们发现该基因在基因组中“跳跃”，并将其插入不同的位置。它无需切断DNA链即可完成此操作，而是使用另一种酶将其自身插入。通过重新编程指导它的RNA，研究人员能够控制“跳跃基因”插入自身的位置。所得的基因编辑工具INTEGRATE可用于插入长达10,000个碱基的DNA序列。

对于这项新研究，研究人员着手进一步了解其工作原理。在亚微观阶段，事物发展很快，因此通常很难看到正在发生的事情。当通过冷冻电子显微镜研究时，这种成像技术会先将其快速冷冻，然后再使用电子显微镜以非常精细的分辨率查看正在发生的事情，从而放慢了速度。

研究小组发现，INTEGRATE使用“ Cascade”或“ Cas”复合体，就像其他CRISPR系统一样。这大部分使用向导RNA扫描细胞，寻找匹配的DNA序列。当找到一个时，它会通过TniQ“转座”蛋白将自己的基因穿梭，然后召集其他酶来帮助改变DNA。

详细了解这一点后，可以确认团队最初关于INTEGRATE如何工作的假设。研究人员表示，这一新系统应有助于使CRISPR更准确、更高效。

该研究的首席研究员Sam Sternberg表示：“我们在第一项研究中展示了如何利用INTEGRATE靶向细菌细胞中的DNA插入。这些新图像……以令人难以置信的分子细节解释了生物学，将有助于我们通过指导蛋白质工程工作。”

该研究发表在《自然》杂志上。