2007年，基因編輯工具CRISPR的引入為醫(yī)學(xué)科學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)研究領(lǐng)域帶來了巨大變革，但即使這種工具的潛力巨大，然而后期CRISPR技術(shù)的推出引發(fā)了科學(xué)家們?cè)趥惱硐嚓P(guān)問題、技術(shù)準(zhǔn)確性及副作用等方面的巨大爭(zhēng)論。

近日，一項(xiàng)刊登在國(guó)際雜志Cell上的研究報(bào)告中，來自諾和諾德基金會(huì)中心的科學(xué)家們通過研究闡明了一種CRISPR技術(shù)—Cas12在分子水平下的工作機(jī)制，其或許就能能基因編輯過程進(jìn)行調(diào)整來達(dá)到特定的預(yù)期效果。研究者Guillermo Montoya教授說道，如果我們把CRISPR比作是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的話，我們要做的就是對(duì)這個(gè) 發(fā)動(dòng)起進(jìn)行3-D圖譜的繪制，并深入理解其作用機(jī)制，這將能幫助我們調(diào)節(jié)CRISPR引擎，并使其在多方面發(fā)揮作用。

分子影像

文章中，研究人員利用一種所謂的低溫電子顯微鏡（cryoEM）來繪制該技術(shù)的圖譜，最近哥本哈根大學(xué)建成的cryoEM“工廠”就能夠建立一套先進(jìn)的技術(shù)，以此來促進(jìn)研究人員在CRISPR-Cas12a切割DNA鏈時(shí)拍攝分子的形狀，同時(shí)研究人員還能將該技術(shù)與名為單分子熒光共振能量轉(zhuǎn)移（FRET）技術(shù)相結(jié)合使用，后者能直接觀察到分子的運(yùn)動(dòng)以及每一種蛋白的序列事件。

除此之外，這一系列事件也向研究人員揭示了CRISPR工具的三個(gè)部件，這些工具都能夠改變形狀才能夠準(zhǔn)確切割DNA。研究者Nikos Hatzakis教授說道，我們的研究結(jié)果表明，基因組所發(fā)生的一系列精確事件就會(huì)導(dǎo)致基因編輯的發(fā)生，這三個(gè)部件的工作原理類似于機(jī)場(chǎng)的安檢，你必須按照正確的順序完成所有的檢查。

本文研究或能幫助解釋為何CRISPR技術(shù)通常會(huì)給基因組帶來副作用，一旦DNA鏈被切割，這三個(gè)安全檢查關(guān)口依然處于開放狀態(tài)，這可能會(huì)導(dǎo)致這一過程的持續(xù)時(shí)間超過預(yù)期，因?yàn)榛蚓庉嫳澈蟮臋C(jī)制會(huì)持續(xù)運(yùn)行，并可能會(huì)導(dǎo)致基因發(fā)生改變。然而研究人員相信，通過對(duì)基因編輯技術(shù)進(jìn)行微調(diào)或許就能改變這一現(xiàn)狀。

原始出處：Stefano Stella，Pablo Mesa，Johannes Thomsen，et al. Conformational Activation Promotes CRISPR-Cas12a Catalysis and Resetting of the Endonuclease Activity, Cell (2018). DOI: 10.1016/j.cell.2018.10.045