内切酶经过改造可以成为强大的DNA编辑工具,例如ZFN、TALEN、CRISPR–Cas系统以及引起争议的NgAgo技术。然而,这些技术均依赖序列识别实现靶向切割,受到序列偏好的限制。
南京大学研究团队于9月15日在《Genome Biology》杂志上发表了一项突破性成果,开发了结构引导的DNA编辑新技术,不再受靶序列限制。该研究的通讯作者包括南京大学医学院附属金陵医院的周国华研究员、南京大学模式动物研究所的赵庆顺教授和朱敏生教授。
FEN1(flap endonuclease-1)是一种识别3' flap结构的内切酶。研究人员将FEN1与Fn1(Fok I)的剪切结构域结合,构建了结构引导的DNA编辑工具——SGN(structure-guided endonuclease)。SGN能够识别靶序列与向导DNA(gDNA)形成的3' flap结构,通过Fn1二聚化对靶序列进行切割。研究表明,一对gDNA可引导SGN在斑马鱼胚胎基因组中正确切割报告基因和内源基因。该研究指出,SGN能特异性识别和捕获目标,准确切割任何DNA序列。
CRISPR–Cas系统原本是细菌抵御病毒的武器,现已成为基因组编辑的强大工具,具有操作简便和强可扩展性,广泛应用于多种生物,催生了大量研究成果。CRISPR激活(CRISPRa)和CRISPR抑制(CRISPRi)特别适用于分析非编码RNA的功能。此前,《The Scientist》杂志联合CRISPR开发者和使用者编写了使用CRISPRa和CRISPRi的入门指南,帮助研究者更好地研究和调节基因组的编码与非编码区域。
《Molecular Cell》杂志曾推出技术特刊,介绍生物学领域的新兴技术,其中一篇文章对RNAi、TALEN和CRISPR三大基因组编辑工具进行了全面比较,为基因功能研究提供了实用指南。
今年5月,河北科技大学生物学家韩春雨在《Nature Biotechnology》杂志上发布了可替代CRISPR–Cas的基因组编辑技术NgAgo,证实NgAgo酶可实现DNA引导的哺乳动物基因组编辑,该成果引发国内外强烈关注,至今争议不断。