CRISPR 小讲堂之Cas蛋白

发布网友发布时间：2024-07-03 09:21

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热心网友时间：2024-07-20 23:51

在生物科学的璀璨星河中，CRISPR/Cas技术以其卓越的性能，犹如一颗闪耀的明星，短短几年内便赢得了全球科学家的瞩目。张锋、杜德娜与夏邦杰等杰出科学家因此获得了无数赞誉。CRISPR/Cas系统，源于原核生物的天然防御机制，由CRISPR（Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats）和Cas（CRISPR-associated）蛋白共同构筑。这个大家族包含丰富多样的Cas蛋白，如Cas1至Cas10，它们根据结构差异，主要分为两大类：I/Ⅲ/Ⅳ型多亚基复合蛋白和Ⅱ/Ⅴ/Ⅵ型单体蛋白系统。

其中，Cas9以其卓越的基因编辑能力而闻名，这是一种DNA内切酶，依赖于向导RNA的PAM（protospacer-adjacent motif）序列，精准地切割DNA，从而引发同源重组或非同源末端连接修复，实现对基因的精细操作。为了让编辑更为精确，Cas9的一个变体——Cas9 nickase（Cas9n，由RuvC I突变D10A或H840A形成），仅在互补链上切割，显著降低了脱靶效应的风险。

Cas9的另一个变体dCas9，则通过sgRNA（single-guide RNA）介导，丧失了切割功能，却能实现靶向结合基因，调控基因表达，这种非永久性的调控手段在基因研究中尤为重要。

Cas12a（Cpf1），作为CRISPR-Cas12a的一员，以其独特的双链断裂切割机制，既应用于基因编辑，又在序列特异性免疫检测中展现威力。而Cas12b（C2c1），以其特定的PAM序列选择性切割，成为了核酸快速检测的得力助手，尤其在温度适应性方面表现出色。

Cas13家族，如Cas13a（C2c2）专为RNA剪切而设计，适用于RNA检测和多重靶向RNA操作。Cas13b的多功能性使其在RNA编辑领域大显身手，而Cas13d凭借其高效性、低脱靶率和小型化设计，成为了病毒载体递送的理想工具。Cas14家族的成员，如Cas14a，虽以其单链DNA切割能力非典型，但在DETECTR诊断技术中扮演了重要角色。

近岸公司等机构，提供包括Cas9突变体、LbaCas12a、LwaCas13a等CRISPR-Cas蛋白，以及T7EI工具酶和sgRNA合成工具包，为科研工作者们提供了丰富的选择。深入研究CRISPR技术的分子检测、CRISPR-Cas系统的分类，以及CasPDB数据库，将有助于我们更全面地理解这些基因编辑工具的奥秘与应用潜力。