基于CRISPR/Cas13的RNA编辑系统及其在核酸检测中的应用

发布时间：2022-02-22 19:52

　　核酸检测技术在农业、医药、环境等多个领域均有广泛应用,传统的核酸检测技术存在设备昂贵、操作复杂和灵敏度低等诸多局限性。成簇规律间隔短回文重复序列及其相关基因13（CRISPR/Cas13）是一种只靶向RNA的新型CRISPR系统,能在CRISPR RNA（crRNA）引导下特异切割单链靶RNA,并有非特异性的"附带切割"能力。基于CRISPR/Cas13的核酸检测技术具有灵敏度高、特异性强、操作方便、成本低廉等优点,具有广阔的应用前景。阐述了CRISPR/Cas13系统的类别归属及其亚型,组分特征及其分子作用机制,介绍了基于CRISPR/Cas13系统的特异性高灵敏度酶报告解锁（SHERLOCK）技术的产生和发展,综述了CRISPR/Cas13系统在病原体检测、耐药突变检测、物种识别和转基因鉴定方面的应用,同时指出了目前基于CRISPR/Cas13核酸检测技术存在的问题,并对未来应用进行了展望。 

【文章来源】：广东农业科学. 2020,47(11)

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

CRISPR/Cas13系统的靶向特异性分子机制[6]

CRISPR/Cas13系统的4种亚型[6]

2017年,中国科学院生物物理研究所解析了LbuCas13a与CRISPR RNA(crRNA)二元复合物的晶体结构和LbuCas13a蛋白的晶体结构[13]。LbuCas13a具有“双瓣叶”球状蛋白质结构,由1个crRNA识别瓣叶(Recognition lobe,REC)和1个核酸酶瓣叶(Nuclease lobe,NUC)组成。REC叶片包含NTD(N-terminal domain,NTD)和Helical-1结构域,NUC叶片包含两个HEPN结构域、Helical-2结构域以及连接两个HEPN结构域的连接结构域[13](图2)。负责切割crRNA前体和靶 RNA的活性位点分别位于Helical-1和HEPN结构域。HEPN催化切割位点位于Cas13a蛋白的外表面,Cas13a蛋白一旦被靶RNA活化,即可行使非特异性RNA酶功能,裂解附近的其他ssRNA[11]。HEPN催化切割位点中存在一些高度保守的氨基酸残基,对靶RNA的切割起主要作用,分别是HEPN1结构域中第597位精氨酸(Arg597)、第602位组氨酸(His602)和HEPN2结构域中第1 278位精氨酸(Arg1278)、第1 283位组氨酸(His1283)。活化的HEPN催化切割位点形成1个含R-X4-6-H 基序的“X”形三维空间结构,上述4个关键氨基酸残基位于外表面,从而对RNA酶切发挥关键作用[13,17](图 2)。此外,HEPN1结构域中第598位天冬酰胺(Asn598)和HEPN2结构域中第1 279位天冬酰胺(Asn1279),对Cas13a的酶切活性也起着重要作用[13,17]。Cas13b和Cas13d也包含2个HEPN结构域,有类似Cas13a的功能[18-19]。

【参考文献】：
期刊论文
[1]CRISPR-Cas基因组改造技术研究进展[J]. 颜雯,李海涛,向华,王晓虎.  广东农业科学. 2014(02)



本文编号：3640113