NucleicAcidsResearch：CRISPR實現可逆的基因沉默

　　北卡羅萊納州立大學的研究人員利用細菌和古生菌自身的免疫系統，開發了可逆的基因沉默技術。這一成果發表在近期的Nucleic Acids Research雜志上，為相關領域的研究提供了一個強大的工具。

　　“這一技術不僅能夠加快科研發現，還能幫助我們更好的改造微生物，”文章的資深作者，北卡羅萊納州立大學的助理教授Dr. Chase Beisel說。“舉例來說，我們可以用這個技術開發更有效的工程菌，將植物的生物質轉化為液態燃料。”

　　規律成簇的間隔短回文重復CRISPR與內切酶Cas9，原本是細菌保護自身抵御入侵者（比如病毒）的重要武器，其中I型CRISPR-Cas系統最為常見。該系統生成的CRISPR RNA能與入侵者特有的DNA序列配對。當CRISPR RNA和相關蛋白結合到外源DNA上之后，Cas3就會將這個DNA切碎。

　　“我們主要通過兩種途徑改造I型系統，”Beisel說。“首先，我們編輯細菌基因組讓它無法生成蛋白Cas3，然后我們引入合成DNA生成自定義的CRISPR RNA。”自定義RNA所含的序列，與細菌基因組的特定序列相匹配。

　　基因啟動后轉錄出相應的RNA，進而指導蛋白質的合成。這一過程是細胞所有生物學功能的基礎。如果基因結合上了CRISPR RNA就會被關閉，無法轉錄出RNA。

　　研究人員不僅在此基礎上沉默了單個基因，還引入了多種CRISPR RNA，同時靶標多個基因。他們通過控制不同基因的關閉，讓細菌消耗了不同類型的糖。

　　“人們可以利用這一技術輕松關閉基因，由此闡明單個基因或一組基因的具體功能，” Beisel說。“我們的技術還能夠與高通量篩選聯合使用，鑒定與細菌特性有關的重要基因，比如多重耐藥菌和益生菌。”

　　此外，由于缺乏切割DNA的Cas3蛋白，被關閉的基因并未受到破壞，還可以重新啟動。只需要中止CRISPR RNA的生產，隨著細菌增殖和剩余CRISPR RNA的降解，被關閉的基因能夠重新得到轉錄。