當前應用最廣泛的基因編輯工具是 CRISPR-Cas9 系統,由兩大核心組件構成協同作用:
Cas9 核酸酶:作為具有特異性切割功能的「分子剪刀」,能夠在目標位點精準斷裂 DNA 雙鏈,形成 DNA 雙鏈斷裂(DSB),為后續編輯提供基礎。
sgRNA(單導 RNA):作為靶向引導分子,一端通過堿基互補配對識別目標基因序列,另一端與 Cas9 酶結合,引導其高效定位至基因組特定區域,確保切割的特異性。
下面是基因編輯的關鍵流程,基因編輯的核心流程可概括為「靶向識別 - 雙鏈斷裂 - 修復編輯」三個關鍵步驟:
1?? 靶向識別:sgRNA 通過序列互補與目標基因組位點特異性結合,引導 Cas9 酶形成功能性復合物,實現對編輯位點的精準定位。
2?? 雙鏈斷裂:Cas9 酶在目標位點啟動切割功能,斷裂 DNA 雙鏈,觸發細胞內固有的 DNA 損傷修復機制。
3?? 修復編輯:細胞主要通過兩種途徑完成修復,實現不同編輯目的:
非同源末端連接(NHEJ):修復過程無需同源模板,速度快但易產生堿基插入或缺失突變,可導致目標基因功能失活,常用于基因敲除。
同源重組修復(HDR):需引入攜帶目標序列的外源供體 DNA 作為模板,修復過程精準度高,可實現基因的定點插入、替換或修飾,適用于精準基因編輯。
編輯:冷漠小 z
內容來源:丁香大師姐
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