炭疽芽胞杆菌中CRISPR位点

【目的】考察炭疽芽胞杆菌中规律成簇的间隔短回文序列(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR)位点多态性情况及基于CRISPR位点多态性的分子分型方法是否在炭疽芽胞杆菌分型中适用。【方法】下载NCBI数据库中6株炭疽芽胞杆菌基因组并截取其中CRISPR位点片段序列。根据炭疽芽胞杆菌内CRISPR位点信息,设计相关引物,以193株炭疽芽胞杆菌基因组为模板PCR扩增CRISPR位点片段,测序。本地Blast比对截取序列及测序结果,查看CRISPR位点在炭疽芽胞杆菌中的多态性情况,并比较炭疽芽胞杆菌与蜡样芽胞杆菌和苏云金芽胞杆菌内CRISPR位点情况。【结果】炭疽芽胞杆菌内CRISPR位点不存在多态性。【结论】基于CRISPR位点多态性的分子分型方法不适用于炭疽芽胞杆菌分型,但可以用于区分炭疽芽胞杆菌与蜡样芽胞杆菌和苏云金芽胞杆菌。     

成簇的规律间隔的短回文重复序列CRISPR 的研究进展

最近发现,在细菌和古菌中广泛存在的成簇的规律间隔的短回文重复序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR)及其相关蛋白是针对噬菌体、质粒等外源DNA的获得性和可遗传的免疫系统。本文综述了CRISPR系统的基本结构、多样性、作用机理及其区分自我与非我的机制,并对CRISPR研究和应用前景进行了展望。     

CRISPR/Cas9基因编辑技术在致瘤病毒感染研究中的应用

成簇的规律间隔的短回文重复序列及其相关蛋白9〔clustered regularly interspaced short palindromic repeat (CRISPR)/CRISPR-associated protein 9 (Cas9),CRISPR/Cas9〕基因编辑技术的发现源于真细菌和古细菌中CRISPR/Cas系统介导的适应性免疫机制研究。该技术利用特异性向导RNA识别靶点基因,引导核酸内切酶Cas9对其切割,并通过同源重组或非同源末端连接完成对目的DNA的编辑。某些病毒感染机体后,可将其基因组整合到宿主细胞基因组中或潜伏于组织中而无法被彻底清除,从而引起持续性感染。本文参考2013年以来CRISPR/Cas9基因组编辑技术的最新相关研究报道,重点综述其在人类免疫缺陷病毒1型(human immunodeficiency virus type 1,HIV-1)、人乳头瘤病毒(human papillomavirus,HPV )、乙型肝炎病毒(hepatitis B virus, HBV)、 Epstein-Barr病毒(Epstein-Barr virus,EBV)等致瘤病毒感染相关疾病研究中的应用,并概括其作用于这些病毒的有效靶点。     

CRISPR/Cas系统抵抗人类病毒感染的研究进展

CRISPR/Cas系统是细菌抵抗噬菌体感染的一种机制,细菌利用小RNA分子作为引导序列,引导核酸内切酶对噬菌体基因组进行序列特异性的剪切。利用这一特点,CRISPR/Cas已被改造并广泛用于人类细胞的基因编辑。近年来,CRISPR/Cas系统在抵抗人类病毒感染中的应用潜力备受关注。CRISPR/Cas系统可直接剪切病毒基因组,或编辑对病毒复制高度依赖的宿主因子。此外CRISPR/Cas系统还被开发为高度敏感的病毒检测工具。本文就CRISPR在抵抗人类病毒感染方面的研究进展进行综述。     

葡萄球菌CRISPR/Cas系统

成簇的规律间隔的短回文重复序列及其相关蛋白〔clustered regularly interspaced short palindromic repeat(CRISPR)/ CRISPR-associated protein, CRISPR/Cas〕是原核生物在进化过程中形成的获得性免疫系统,能抵抗噬菌体、质粒及可移动遗传因子等外源性DNA或RNA的入侵。目前,在多种葡萄球菌基因组中均发现CRISPR序列存在,其间隔序列通常与葡萄球菌的噬菌体或接合性质粒具有同源性,可能对葡萄球菌的毒力、耐药性传递和生物膜形成等生理学特性有影响。本文在简单介绍细菌CRISPR/Cas系统的基础上,对葡萄球菌CRISPR/Cas系统的构成、防御机制等进行综述。     

CRISPR/Cas9高通量筛选技术与肿瘤治疗

成簇规律间隔短回文重复(clustered regularly interspaced short palindromic repeats, CRISPR),是细菌或古菌在与噬菌体长期生存进化获得的一种免疫系统. 根据Cas蛋白(CRISPR-associated protein)的不同,CRISPR系统可分为3种. 其中II型CRISPR/Cas9已被改造成为一种有效的基因编辑工具,并运用于多种物种基因的改造. 作为1种基因编辑的手段,CRISPR/Cas9技术通过诱导DNA双链断裂损伤,进一步干扰基因的表达. 与传统的基因编辑技术相比,CRISPR/Cas9技术显示出效率高、成本低和易操作等特点. 与此同时,二代测序技术的发展促进全基因组的解析. CRISPR技术结合高通量二代测序手段的使用,在肿瘤的治疗领域中已发挥出了独特的优势. 本文就近年来CRISPR/Cas9高通量筛选技术的发展,及其在肿瘤治疗过程中的应用进行综述.     

工业微生物基因组编辑技术的研究进展

近年来,基因组范围的高效编辑技术发展迅速,对工业微生物基因组的改造效率不断提升,彻底改变了以\"一次操作、一个抗性基因、一个修饰位点\"为特征的传统遗传操作模式,实现了基因组上多重位点的同步编辑,精确高效且无需抗生素辅助的插入替换或删除,以及大片段基因组DNA的剪切-粘贴等。这些技术的应用,能够高效构建优良性能的生产菌株,必将推动传统发酵产业的革新,促进以新能源和新材料为基础的新型工业生物技术的发展。本文针对这些新技术的原理和特点,结合一些典型应用实例,进行分析和总结,希望能为工业微生物的改造与构建提供参考与借鉴。     

CRISPR/Cas9技术在感染性疾病中的应用

成簇的规律间隔的短回文重复序列及其相关蛋白9〔clustered regularly interspaced short palindromic repeat(CRISPR)/CRISPR-associated protein 9(Cas9),CRISPR/Cas9〕是一种新兴的基因编辑技术,与以前的三大基因编辑技术——归巢核酸内切酶、锌指核酸酶和转录激活因子样效应物核酸酶技术相比,其在靶向特异性、操作简便性、治疗彻底性、应用广泛性等方面具有更大的优势和发展潜力。艾滋病、乙型肝炎、疟疾等感染性疾病的治疗一直是医学上的重大难题,科学家正努力尝试利用CRISPR/Cas9技术解决这些医学难题。本文主要综述了CRISPR/Cas9技术在这些感染性疾病中应用的研究进展。     

CRISPR相关生物信息学基础

成簇规律间隔短回文序列（clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR）是细菌和古细菌在不断进化的过程中获得的一种适应性免疫防御机制,该结构与一些功能相关的蛋白质（CRISPR associated, Cas）合称CRISPR Cas系统。由于其致突变效率高、操作简单及成本较低的特点,近年来对CRISPR/Cas系统的研究获得越来越广泛的关注。该系统迅速在各领域中得到广泛应用,被认为是一种具有广阔应用前景的基因组定点改造分子工具。但是,该系统存在脱靶效应、测序数据分析等挑战。为此,许多研究者开发出各种软件解决以上问题。本文着重从生物信息学的角度出发,对CRISPR/Cas系统中sgRNA的设计软件、CRISPR全基因组筛选功能基因的测序数据分析软件以及CRISPR在生物信息学中的运用作一系统综述。     

基于CRISPR/Cas生物传感原理的病原菌检测技术研究进展*

病原菌的快速准确检测是实现疫情高效防控、疾病精准治疗、污染环境及时处置的关键。而现有的病原菌现场快速检测技术,主要以定性分析为主,假阳性/假阴性受到诟病,检测准确性仍有待提升,亟待发展基于新原理、新方法的病原菌快速检测技术。基于CRISPR(clustered regularly interspaced short palindromic repeats)的生物传感技术因具有高灵活性(对不同的基因靶点只需改变crRNA序列)、高特异性(单碱基分辨)、高灵敏(优于10^-18 mol/L浓度)、可编程、可模块化、低成本、可在各种体外介质中高效稳定运行等独特优势,打破了传统分子诊断与检测技术的局限性,正在成为下一代病原菌检测技术的引领者。在该技术中,Cas效应蛋白被用作高特异性的序列识别元件,结合不同的生物传感机制,即可用于病原菌的高特异性快速灵敏检测。在总结CRISPR/Cas生物传感技术原理的基础上,综述了用于病原菌检测的CRISPR/Cas12和CRISPR/Cas13生物传感技术研究进展。通过阐述CRISPR/Cas生物传感技术在实际应用中面临的挑战,展望其未来的发展前景。     

First Experimental Evidence for the Presence of a CRISPR Toxin in Sulfolobus

Clustered regularly interspaced short palindromic repeat (CRISPR) and CRISPR-associated (cas) genes constitute the adaptive immune system in bacteria and archaea. Although the CRISPR-Cas systems have been hypothesized to encode potential toxins, no experimental data supporting the hypothesis are available in the literature. In this work, we provide the first experimental evidence for the presence of a toxin gene in the type I-A CRISPR system of hyperthermophilic archaeon Sulfolobus. csa5, under the control of its native promoter in a shuttle vector, could not be transformed into CRISPR-deficient mutant Sulfolobus solfataricus Sens1, demonstrating a strong toxicity in the cells. A single-amino-acid mutation destroying the intersubunit bridge of Csa5 attenuated the toxicity, indicative of the importance of Csa5 oligomerization for its toxicity. In line with the absence of Csa5 toxicity in S. solfataricus InF1 containing functional CRISPR systems, the expression of csa5 is repressed in InF1 cells. Induced from the arabinose promoter in Sens1 cells, Csa5 oligomers resistant to 1% SDS co-occur with chromosome degradation and cell death, reinforcing the connection between Csa5 oligomerization and its toxicity. Importantly, a rudivirus was shown to induce Csa5 expression and the formation of SDS-resistant Csa5 oligomers in Sulfolobus cells. This demonstrates that the derepression of csa5 and the subsequent Csa5 oligomerization take place in native virus-host systems. Thus, csa5 is likely to act as a suicide gene under certain circumstances to inhibit virus spreading.     

CRISPR家族新成员：CRISPR-Cpf1

近年来,基因组编辑技术得到了飞速发展,该技术正在基础生物学研究、医学、生物技术等多个领域引起一场新的变革.Cpf1,作为CRISPR系统的新成员,极大地扩展了基因编辑靶位点的选择范围,同时其介导的多基因编辑具有明显的优势.另外,较短的crRNA序列也使Cpf1更容易产业化.本文将从Cpf1的结构和编辑特点、应用进展、目前面临的问题及展望等方面进行介绍和总结.     

CRISPR传感检测技术的研究进展

CRISPR传感检测技术具有便宜、简单、便携、高灵敏和高特异等优点,被称为“下一代分子诊断技术”。由于CRISPR-Cas系统具有特异的识别、顺式切割和非特异性的反式切割能力,已经实现了对DNA和RNA等核酸靶标以及蛋白质、外泌体、细胞和小分子等非核酸靶标的检测。为了解不同CRISPR传感检测技术的优势和发展历程,促进该技术的发展和应用,本文根据不同Cas蛋白的活性特征,对目前的CRISPR传感检测技术进行了分类总结,并在此基础上根据检测的靶标类型,依次总结了各种CRISPR传感检测技术的应用情况,以期为开发新型CRISPR传感检测技术提供参考。