封印两把催化利刃的分子路障:齐磊与魏斯曼发明 dCas9 转录调控术
2013 年 2月28日 · 催化失活突变质粒 dCas9-VP64(CRISPRa)/ dCas9-KRAB(CRISPRi)、特异性 sgRNA 载体与荧光显微镜
你知道吗?
最顶级的武器从不需要见血,只要在敌人的发动机前轻轻投下一道无法逾越的阴影。
当全世界都在为CRISPR-Cas9引发的双链DNA断裂(DSB)欢呼雀跃时,加州大学旧金山分校的齐磊与乔纳森·魏斯曼团队却敏锐地捕捉到了暴力剪切背后的隐忧:细胞靠非同源末端连接(NHEJ)修复双链断裂时会产生随机的碱基插入缺失,这种不可逆的基因组破坏有时如同在瓷器店里开推土机。
为什么不把Cas9的双刃剑封印起来,仅仅把它当成一个由RNA引导的超高精度基因组巡航定位器?2013年齐磊在Cas9的两个核酸酶催化中心精准引入了两个点突变:RuvC结构域的D10A突变与HNH结构域的H840A突变,由此诞生命名经典的“死Cas9(dead Cas9, dCas9)”。
dCas9完全丧失了切割磷酸二酯键的物理能力,但它在sgRNA的带领下与目标双链DNA结合的纳米级亲和力毫发无损!当单独使用dCas9结合在启动子或转录延伸区时,庞大的蛋白质宛如一座不可动摇的花岗岩路障,物理性阻挡RNA聚合酶的前进(CRISPRi);而若在其末端融合KRAB阻遏域或VP64/p65激活域(CRISPRa),则能在毫发不损基因组双链的前提下,任意调高或关闭特定基因表达,开启无创表观调控时代。