靶向DNA的Ⅱ类CRISPR/Cas系统的蛋白工程化改造

Clustered regularly interspaced short palindromic repeats(CRISPR)/CRISPR-associated(Cas)protein是细菌或古细菌特有的一种获得性免疫系统,自从研究人员将其改造为基因编辑工具之后,CRISPR/Cas系统高效的基因编辑能力对生命科学、生物工程、生物医药、食品及农业科学等多个领域引发了革命性的影响.然而,研究者们发现CRISPR/Cas系统存在脱靶效应、PAM位点识别范围有限等问题,限制了CRISPR/Cas的应用.为了解决这些问题,针对Cas蛋白进行工程化改造已经成为了优化及开发CRISPR/Cas系统的重要策略.本文以Ⅱ类CRISPR/Cas系统中靶向DNA的CRISPR/Cas9以及CRISPR/Cas12a为例,聚焦近年来针对Cas9和Cas12a蛋白的优化改造方法及相关进展进行系统阐述总结,包括Cas蛋白的工程化改造提升基因编辑特异性及改变PAM识别能力,以CRISPR/Cas系统作为基因定位工具开发新功能,结合外源蛋白调控CRISPR/Cas系统功能.这些工作开发了系列高特异性、高精度的CRISPR/Cas系统,极大地扩展了CRISPR/Cas系统的功能及适用范围,为CRISPR/Cas系统的多领域应用做出了重要贡献.