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基因組編輯系統(tǒng)CRISPR-Cas9已成為醫(yī)學(xué)研究中的一種非常重要的工具，并且終可能在農(nóng)業(yè)、生物能源和食品安全等領(lǐng)域產(chǎn)生重大影響。

CRISPR-Cas9可通過短的RNA片段（即向?qū)NA, gRNA）引導(dǎo)到基因組上的不同位點(diǎn)，在那里，一種稱為Cas9的DNA切割酶隨后進(jìn)行所需的編輯。然而，盡管這種基因編輯工具取得了相當(dāng)大的成功，但是它在基因組上能夠訪問的位點(diǎn)數(shù)量仍然是有限的。這是因?yàn)镃RISPR-Cas9需要一種稱為前間隔序列鄰近基序（protospacer adjacent motif, PAM）的特定DNA序列存在于基因組上的靶位點(diǎn)兩側(cè)，從而允許它識(shí)別靶位點(diǎn)。

比如，作為一種廣泛使用的Cas9酶，來自釀膿鏈球菌（Streptococcus pyogenes）的Cas9（SpCas9）的PAM序列為5′-NGG-3′。在這種PAM序列中，兩個(gè)連續(xù)的堿基G的存在顯著地限制了SpCas9能夠靶向的位點(diǎn)數(shù)量，僅占基因組上的大約9.9%的位點(diǎn)。到目前為止，只有少數(shù)CRISPR酶具有低的PAM要求，這意味著它們能夠靶向更廣泛的位點(diǎn)。
 

圖片來自Science Advances, doi:10.1126/sciadv.aau0766。

如今，在一項(xiàng)新的研究中，來自美國麻省理工學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn)一種Cas9酶能夠靶向基因組中幾乎一半的位點(diǎn)，從而顯著了拓寬它的潛在使用。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2018年10月24日的期刊上，論文標(biāo)題為“Minimal PAM specificity of a highly similar SpCas9 ortholog”。

為了開發(fā)一種更通用的CRISPR-Cas9系統(tǒng)，這些研究人員執(zhí)行計(jì)算算法來對(duì)細(xì)菌序列進(jìn)行生物信息學(xué)檢索，以確定是否存在任何類似于SpCas9但對(duì)PAM的限制性較低的酶。為了開展這種檢索，他們開發(fā)出一種稱為SPAMALOT（Search for PAMs by Alignment of Targets, 通過比對(duì)靶標(biāo)搜索PAM）的數(shù)據(jù)分析軟件工具。

這揭示了一些有趣的可能的酶，但沒有取得成功。因此，他們隨后在實(shí)驗(yàn)室中構(gòu)建了CRISPR/Cas9的合成版本，以評(píng)估其性能。

他們終發(fā)現(xiàn)他們尋找的一種成功的酶為來自犬鏈球菌（Streptococcus canis）的Cas9（ScCas9），它與已經(jīng)廣泛使用的SpCas9酶非常相似。ScCas9看起來與SpCas9幾乎*相同，但是它能夠靶向SpCas9不能夠靶向的靶DNA序列。ScCas9的PAM序列為5′-NNGTT-3′。在這種PAM序列中，僅存在一個(gè)堿基G，這就允許ScCas9要比SpCas9靶向基因組中更多的位點(diǎn)：占基因組中將近一半的位點(diǎn)。（生物谷 ）
參考資料：

Pranam Chatterjee1,2,*,†, Noah Jakimo1,2,* and Joseph M. Jacobson.Minimal PAM specificity of a highly similar SpCas9 ortholog. Science Advances, 24 Oct 2018, 4(10):eaau0766, doi:10.1126/sciadv.aau0766.