展望CRISPR/Cas9基因编辑技术在药用植物研究中的应用
发布时间：2020-12-21 13:52
CRISPR/Cas9基因编辑技术是近几年新发现的一种基因组定点编辑技术,该技术已经广泛应用在基因治疗、基因功能研究、动物模型制造、农作物品种改良等领域的研究中。该文简要介绍了CRISPR/Cas9基因编辑技术,并提出了这项技术在药用植物功能基因组学研究、活性成分次生代谢及合成生物学研究、药用植物分子育种研究等方面的应用前景,为开辟药用植物新领域的研究提供了参考。
【文章来源】：中国中药杂志. 2016年16期 北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
ＲISPＲ/Cas9作用原理及sgＲNA的结构
衔铩?as蛋白编码基因、前导序列(leadersequence)以及CＲISPＲ序列组成，这些部件共同参与CＲISPＲ/Cas系统的免疫防御功能［17］。1.2CＲISPＲ/Cas系统的工作原理CＲISPＲ系统分为3种类型，Ⅰ型和Ⅲ型系统均需多种Cas蛋白形成复合体才能行使切割功能［18-19］，而Ⅱ型系统的特征性蛋白仅为1个Cas9蛋白，该蛋白具有加工产生crＲNA和切割外源核酸的功能，Cas9蛋白、crＲNA和tracrＲNA三者共同作用即可对外源DNA进行靶向裂解［20-21］。现在常用的CＲISPＲ/Cas9系统即由Ⅱ型系统改造而来［22］(图1)。图1CＲISPＲ/Cas9作用原理及sgＲNA的结构Fig.1ThemechanismofCＲISPＲ/Cas9andthestructureofsgＲNA当噬菌体或质粒DNA入侵宿主细胞时，Cas9蛋白靶向并裂解噬菌体基因组中的原型间隔序列(protospacer)，并将其整合到宿主基因组的CＲISPＲ位点，然后将这些间隔序列转录成crＲNA，在Cas9蛋白的参与下，靶向切割入侵的噬菌体DNA序列，与此同时，重复序列截取噬菌体的某些DNA片段形成CＲISPＲ间隔序列，当同种噬菌体再次入侵时，间隔序列将会转录形成crＲNA，这些crＲNA与tracrＲNA形成二级结构，与Cas9蛋白形成复合体，识别紧随原型间隔序列后的原型间隔序列毗邻基序(protospaceradjacentmotif，PAM)，Cas9蛋白的核酸酶结构域切割与crＲNA互补的双链DNA形成DNA双链断裂(DSBs，DNAdouble-strandbreaks)。真核生物细胞内存在着2种DNA修复方式，可以主动修复DSBs。一种是非末端同源交连(NHEJ，nonhomologousend-joining)，修复后的DNA双链经常出现个别碱基的缺失或插入，从而导致基因功能的改变;另一种是同源重组修复(HDＲ，homology-directedrepair)方式，常引起碱基的替换。在自然条件下，同源重组修复出现的概率极低，
衔铩?as蛋白编码基因、前导序列(leadersequence)以及CＲISPＲ序列组成，这些部件共同参与CＲISPＲ/Cas系统的免疫防御功能［17］。1.2CＲISPＲ/Cas系统的工作原理CＲISPＲ系统分为3种类型，Ⅰ型和Ⅲ型系统均需多种Cas蛋白形成复合体才能行使切割功能［18-19］，而Ⅱ型系统的特征性蛋白仅为1个Cas9蛋白，该蛋白具有加工产生crＲNA和切割外源核酸的功能，Cas9蛋白、crＲNA和tracrＲNA三者共同作用即可对外源DNA进行靶向裂解［20-21］。现在常用的CＲISPＲ/Cas9系统即由Ⅱ型系统改造而来［22］(图1)。图1CＲISPＲ/Cas9作用原理及sgＲNA的结构Fig.1ThemechanismofCＲISPＲ/Cas9andthestructureofsgＲNA当噬菌体或质粒DNA入侵宿主细胞时，Cas9蛋白靶向并裂解噬菌体基因组中的原型间隔序列(protospacer)，并将其整合到宿主基因组的CＲISPＲ位点，然后将这些间隔序列转录成crＲNA，在Cas9蛋白的参与下，靶向切割入侵的噬菌体DNA序列，与此同时，重复序列截取噬菌体的某些DNA片段形成CＲISPＲ间隔序列，当同种噬菌体再次入侵时，间隔序列将会转录形成crＲNA，这些crＲNA与tracrＲNA形成二级结构，与Cas9蛋白形成复合体，识别紧随原型间隔序列后的原型间隔序列毗邻基序(protospaceradjacentmotif，PAM)，Cas9蛋白的核酸酶结构域切割与crＲNA互补的双链DNA形成DNA双链断裂(DSBs，DNAdouble-strandbreaks)。真核生物细胞内存在着2种DNA修复方式，可以主动修复DSBs。一种是非末端同源交连(NHEJ，nonhomologousend-joining)，修复后的DNA双链经常出现个别碱基的缺失或插入，从而导致基因功能的改变;另一种是同源重组修复(HDＲ，homology-directedrepair)方式，常引起碱基的替换。在自然条件下，同源重组修复出现的概率极低，
【参考文献】：
期刊论文
[1]植物基因组编辑及衍生技术最新研究进展[J]. 单奇伟,高彩霞. 遗传. 2015(10)
[2]Targeted Mutagenesis in Zea mays Using TALENs and the CRISPR/Cas System[J]. Zhen Liang,Kang Zhang,Kunling Chen,Caixia Gao. Journal of Genetics and Genomics. 2014(02)
[3]合成生物学在中药资源可持续利用研究中的应用[J]. 黄璐琦,高伟,周雍进. 药学学报. 2014(01)
本文编号：2929937
【文章来源】：中国中药杂志. 2016年16期 北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
ＲISPＲ/Cas9作用原理及sgＲNA的结构
衔铩?as蛋白编码基因、前导序列(leadersequence)以及CＲISPＲ序列组成，这些部件共同参与CＲISPＲ/Cas系统的免疫防御功能［17］。1.2CＲISPＲ/Cas系统的工作原理CＲISPＲ系统分为3种类型，Ⅰ型和Ⅲ型系统均需多种Cas蛋白形成复合体才能行使切割功能［18-19］，而Ⅱ型系统的特征性蛋白仅为1个Cas9蛋白，该蛋白具有加工产生crＲNA和切割外源核酸的功能，Cas9蛋白、crＲNA和tracrＲNA三者共同作用即可对外源DNA进行靶向裂解［20-21］。现在常用的CＲISPＲ/Cas9系统即由Ⅱ型系统改造而来［22］(图1)。图1CＲISPＲ/Cas9作用原理及sgＲNA的结构Fig.1ThemechanismofCＲISPＲ/Cas9andthestructureofsgＲNA当噬菌体或质粒DNA入侵宿主细胞时，Cas9蛋白靶向并裂解噬菌体基因组中的原型间隔序列(protospacer)，并将其整合到宿主基因组的CＲISPＲ位点，然后将这些间隔序列转录成crＲNA，在Cas9蛋白的参与下，靶向切割入侵的噬菌体DNA序列，与此同时，重复序列截取噬菌体的某些DNA片段形成CＲISPＲ间隔序列，当同种噬菌体再次入侵时，间隔序列将会转录形成crＲNA，这些crＲNA与tracrＲNA形成二级结构，与Cas9蛋白形成复合体，识别紧随原型间隔序列后的原型间隔序列毗邻基序(protospaceradjacentmotif，PAM)，Cas9蛋白的核酸酶结构域切割与crＲNA互补的双链DNA形成DNA双链断裂(DSBs，DNAdouble-strandbreaks)。真核生物细胞内存在着2种DNA修复方式，可以主动修复DSBs。一种是非末端同源交连(NHEJ，nonhomologousend-joining)，修复后的DNA双链经常出现个别碱基的缺失或插入，从而导致基因功能的改变;另一种是同源重组修复(HDＲ，homology-directedrepair)方式，常引起碱基的替换。在自然条件下，同源重组修复出现的概率极低，
衔铩?as蛋白编码基因、前导序列(leadersequence)以及CＲISPＲ序列组成，这些部件共同参与CＲISPＲ/Cas系统的免疫防御功能［17］。1.2CＲISPＲ/Cas系统的工作原理CＲISPＲ系统分为3种类型，Ⅰ型和Ⅲ型系统均需多种Cas蛋白形成复合体才能行使切割功能［18-19］，而Ⅱ型系统的特征性蛋白仅为1个Cas9蛋白，该蛋白具有加工产生crＲNA和切割外源核酸的功能，Cas9蛋白、crＲNA和tracrＲNA三者共同作用即可对外源DNA进行靶向裂解［20-21］。现在常用的CＲISPＲ/Cas9系统即由Ⅱ型系统改造而来［22］(图1)。图1CＲISPＲ/Cas9作用原理及sgＲNA的结构Fig.1ThemechanismofCＲISPＲ/Cas9andthestructureofsgＲNA当噬菌体或质粒DNA入侵宿主细胞时，Cas9蛋白靶向并裂解噬菌体基因组中的原型间隔序列(protospacer)，并将其整合到宿主基因组的CＲISPＲ位点，然后将这些间隔序列转录成crＲNA，在Cas9蛋白的参与下，靶向切割入侵的噬菌体DNA序列，与此同时，重复序列截取噬菌体的某些DNA片段形成CＲISPＲ间隔序列，当同种噬菌体再次入侵时，间隔序列将会转录形成crＲNA，这些crＲNA与tracrＲNA形成二级结构，与Cas9蛋白形成复合体，识别紧随原型间隔序列后的原型间隔序列毗邻基序(protospaceradjacentmotif，PAM)，Cas9蛋白的核酸酶结构域切割与crＲNA互补的双链DNA形成DNA双链断裂(DSBs，DNAdouble-strandbreaks)。真核生物细胞内存在着2种DNA修复方式，可以主动修复DSBs。一种是非末端同源交连(NHEJ，nonhomologousend-joining)，修复后的DNA双链经常出现个别碱基的缺失或插入，从而导致基因功能的改变;另一种是同源重组修复(HDＲ，homology-directedrepair)方式，常引起碱基的替换。在自然条件下，同源重组修复出现的概率极低，
【参考文献】：
期刊论文
[1]植物基因组编辑及衍生技术最新研究进展[J]. 单奇伟,高彩霞. 遗传. 2015(10)
[2]Targeted Mutagenesis in Zea mays Using TALENs and the CRISPR/Cas System[J]. Zhen Liang,Kang Zhang,Kunling Chen,Caixia Gao. Journal of Genetics and Genomics. 2014(02)
[3]合成生物学在中药资源可持续利用研究中的应用[J]. 黄璐琦,高伟,周雍进. 药学学报. 2014(01)
本文编号：2929937
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiyingongcheng/2929937.html
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