CRISPR–Cas9 protein

故事始于CRISPR-Cas9的发现。这项发现最初由艾曼纽·夏庞蒂埃(Emmanuelle Charpentier)发现并赞赏。在多年研究肺炎链球菌(Streptococcus pneumoniae)对抗抗生素的防御机制之后,她发现了一种RNA,这种RNA控制着一类在生命维持和自我防御过程中至关重要的分子的合成。她注意到某些细菌基因组中存在一段名为CRISPR的DNA序列,它作为抵御病毒防御系统的一部分发挥作用。通过复制入侵病毒的部分DNA并将其插入到这段DNA序列中,细菌能够在病毒再次入侵时识别它,并通过切割其DNA进行攻击。不同的CRISPR系统以不同的方式组织这种攻击;当时已知的所有系统都涉及一种名为CRISPR RNA的RNA分子。他们与约尔格·沃格尔(Jörg Vogel)合作,利用生物信息学方法发现,所使用的程序化RNA序列与基因组结果之间存在依赖关系。这揭示了该方法的三个主要组成部分:tracrRNA、CRISPR RNA 和 Cas9 蛋白。Cas9 蛋白最早由法国国家农业研究院 (INRA) 的 Lexander Bolotin 于 2005 年发现。但第一个发现 CRISPR 的科学家是……。此外,荷兰的 John van der Oost 也追踪到了 RNA 的编码部分 (crRNA),他当时使用的是大肠杆菌。下一个突破是在 2008 年由美国的 Marraffini 和 Sontheimer 取得的。他们证明,CRISPR 技术并非作为 RNA 抑制剂发挥作用,而是直接靶向 DNA。下一个发现再次属于 Emmanuelle Charpentier。她发现 tracrRNA 与 crRNA 形成双链,正是这种双链引导 Cas9 蛋白到达其靶点。2009 年夏天,她与 Elitza Deltcheva 合作,成功完成了 DNA 编辑实验。 2011年,立陶宛的Virginijus Siksnys取得了又一项进展。他的团队将CRISPR系统“移植”到不含II型CRISPR系统的细菌——大肠杆菌中。实验成功了——CRISPR单元被证明是自主的。他们还成功地进行了使用程序化crRNA片段的实验。但CRISPR的真正应用是由麻省理工学院博德研究所的张锋完成的,他已在人类和小鼠细胞中实现了靶向基因组擦除。

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