CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)及系統(tǒng)三個(gè)階段介紹

CRISPR-Cas 系統(tǒng)是原核生物（如細(xì)菌和古細(xì)菌）中天然存在的基因編輯系統(tǒng)，其中 CRISPR 衍生的 RNA 和各種 CRISPR 相關(guān)蛋白 (Cas) 用于識(shí)別、切割和破壞外來(lái)入侵者的 DNA。 CRISPR-Cas9是分子生物學(xué)中的一種基因編輯技術(shù)，用于修改活生物體的基因組，它改編自細(xì)菌中天然存在的基因組編輯系統(tǒng)。通過(guò)將 Cas9-gRNA 復(fù)合物遞送到細(xì)胞中，可以在所需位置切割細(xì)胞基因組，從而在體內(nèi)去除現(xiàn)有基因或添加新基因。該技術(shù)已在生物醫(yī)學(xué)、新藥開(kāi)發(fā)、基因敲除、RNA編輯等各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

原核生物中的 CRISPR-Cas 系統(tǒng)是什么？
細(xì)菌或古細(xì)菌捕獲入侵病毒的 DNA 片段，并將外源 DNA 間隔區(qū)添加到基因組序列中，從而創(chuàng)建 CRISPR 陣列。然后將這些 CRISPR 陣列轉(zhuǎn)錄并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為稱(chēng)為短 crRNA 的單個(gè)間隔區(qū)側(cè)翼區(qū)域。此后，crRNA-外源DNA復(fù)合物形成并被Cas蛋白的內(nèi)切酶活性切割，從而破壞外來(lái)入侵者。此外，CRISPR陣列允許原核生物“記住”病毒并在未來(lái)的攻擊中禁用它們，為其抗病毒防御系統(tǒng)提供適應(yīng)性免疫。

CRISPR-Cas系統(tǒng)根據(jù)其遺傳內(nèi)容和結(jié)構(gòu)差異分為三大類(lèi)型（I型、II型和III型）和十二個(gè)亞型。
CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)中使用的Cas9是一種II型CRISPR系統(tǒng)。

CRISPR干擾和CRISPR激活有什么區(qū)別？
CRISPR 干擾 (CRISPRi) 是一種遺傳擾動(dòng)技術(shù)，通過(guò)將 Cas9 (dCas9) 的核酸酶死亡版本靶向轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn) (TSS) 附近的區(qū)域來(lái)抑制基因表達(dá)。因此，細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄機(jī)制被阻止訪問(wèn) TSS，從而導(dǎo)致基因表達(dá)的抑制。

CRISPR 激活 (CRISPRa) 也是一種使用 dCas9 修改版本的 CRISPR 工具。與 CRISPRi 相比，轉(zhuǎn)錄激活劑被添加到 dCas9 或引導(dǎo) RNA 上，旨在增加而不是抑制感興趣基因的表達(dá)。



CRISPR-Cas系統(tǒng)的三個(gè)階段
CRISPR-Cas系統(tǒng)主要經(jīng)歷3個(gè)階段：CRISPR間隔區(qū)整合、CRISPR表達(dá)和干擾。

CRISPR間隔區(qū)整合：外源DNA片段，稱(chēng)為protospacer，被識(shí)別并整合在CRISPR基因座區(qū)域中的兩個(gè)相鄰重復(fù)之間，形成CRISPR陣列。protospacer 相鄰基序 (PAM) 是存在于 protospacer 近端的一小段保守核苷酸，用作獲取 DNA 片段的識(shí)別基序。

CRISPR表達(dá)：CRISPR陣列被RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄成pre-crRNA（前體CRISPR RNA），再被Cas蛋白進(jìn)一步切割成小的crRNA。crRNA 包含一個(gè)部分重復(fù)序列和一個(gè)來(lái)自外源 DNA 片段并與之互補(bǔ)的單個(gè)間隔區(qū)。

干擾：Cas 蛋白與 crRNA-外源 DNA 復(fù)合物結(jié)合并切割 DNA 片段。DNA 切割會(huì)干擾病毒復(fù)制并為宿主細(xì)胞提供免疫力。
           
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