科技日報北京9月24日電 （記者劉霞）韓國科學家開發(fā)出一種新型雙模CRISPRa/i基因編輯系統(tǒng)，能同時“開啟”和“關閉”不同基因，突破了現(xiàn)有CRISPR技術多局限于“關閉”基因的瓶頸。這一進展為研究合成生物學及其在工業(yè)領域的應用提供了全新工具，相關研究成果發(fā)表于新一期《核酸研究》雜志。
該研究由韓國科學技術院生物工程研究生院與韓國化學技術研究所合作完成。團隊利用新系統(tǒng)，在大腸桿菌中實現(xiàn)了基因的同步激活與抑制。基因被激活時，蛋白質或其他物質的合成得到促進；反之則合成受限。大腸桿菌具有結構簡單、繁殖迅速的特點，是合成生物學中常用的“微生物工廠”。
合成生物學的核心在于設計遺傳通路，使生物體執(zhí)行特定功能。如同電路開關，代謝途徑的優(yōu)化需要精準控制基因的“開”與“關”。團隊開發(fā)的雙模基因剪刀，正是實現(xiàn)這一目標的關鍵工具。
傳統(tǒng)CRISPR技術在基因抑制方面表現(xiàn)優(yōu)異，但激活基因的能力有限。此外，其作用依賴于特定的DNA識別序列——原間隔區(qū)鄰近基序（PAM），而PAM識別范圍較窄，限制了可調控基因的數(shù)量。盡管CRISPR激活技術（即通過CRISPR系統(tǒng)強制激活而非編輯基因）已在動植物等真核細胞中取得進展，但由于細菌轉錄機制不同，在細菌中的應用效果一直不理想。
為突破這一局限，研究團隊拓展了靶基因范圍，并利用大腸桿菌自身蛋白顯著提升了基因激活效率。最終，原本“偏重抑制”的基因剪刀升級為可同步調控“開/關”的雙模系統(tǒng)。
在后續(xù)實驗中，新系統(tǒng)展現(xiàn)出卓越性能。基因激活實驗中，目標蛋白質表達量提升至4.9倍；抑制實驗中，蛋白質產(chǎn)量下降83%。更令人矚目的是，系統(tǒng)成功實現(xiàn)對兩個基因的同步調控：一個基因活性提升8.6倍，另一個則被抑制90%。
團隊表示，新型雙模CRISPR系統(tǒng)為代謝途徑優(yōu)化、基因網(wǎng)絡研究及細菌功能基因組學的發(fā)展提供了強大工具，有望促進高價值化合物、生物燃料及藥品的高效生產(chǎn)。
本文鏈接：雙模CRISPR系統(tǒng)能同時開關不同基因http://www.sq15.cn/show-11-26503-0.html
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