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基于?CRISPR/dCas9?的單堿基編輯技術。人類大多數的遺傳病與基因的點突變有關,如果能通過精確的手段進行修復,可能會帶來新的治療策略。在提供同源重組模板的情況下,定點突變可以通過?CRISPR/Cas9?來實現,但是其誘導的?NHEJ?修復可能帶來的堿基隨機插入、缺失是潛在的危險因素。Cas9?的突變體?Cas9n、dCas9?無切割雙鏈?DNA?的功能,但可以發揮尋靶定位作用;如果有能催化特定堿基轉換的蛋白/結構域可用,則可參考?CRISPR/dCas9-FoKI?蛋的設計,構建?CRISPR/Cas9n/dCas9?導向的單堿基編輯技術。Liu?課題組將源自大鼠的胞嘧啶脫氨酶(APOBEC1)與?dCas9?融合(圖?2c),發現其可以定點將C?轉變為?U,然后在后續的?DNA?復制或者修復作用下實現?C?:?G?堿基對到?T?:?A?的轉變。隨后日本神戶大學的?Kondo?課題組及我國上海交通大學的常興課題組也報道了類似研究成果。為了實現?A?:?T?到?G?:?C?的轉換,Liu?課題組采用蛋白質進化工程手段對大腸桿菌的?tRNA?腺苷脫氨酶(TadA)進行改造,他們獲得的第?7?代腺嘌呤堿基編輯器(adenine base editors,ABEs)能高效介導?A?:?T?堿基對到?G?:?C?的轉變。即,C?到?T?以及?G?到?A?堿基之間的自由轉換已經實現,將來有可能做到?4?種堿基的任意轉換。
基于?CRISPR/dCas9?的基因表達調控技術。除了直接對?DNA?進行編輯,CRISPR/Cas?系統在基因表達調控上也可發揮作用。例如,利用?dCas9?無核酸內切酶活性但仍能與?DNA?結合的特點,可直接阻礙其結合?DNA?與其他因子的結合,影響基因的表達(圖?2d)。如果將轉錄抑制因子或者激活因子與?dCas9?融合,則可以實現靶基因的抑制與激活,為基因功能研究提供靈活的操作手段。