CRISPR/Cas系統(tǒng)來源于細(xì)菌的免疫系統(tǒng),在原核生物中,CRISPR-Cas系統(tǒng)作為免疫系統(tǒng),利用CRISPR RNAs(crRNAs)作為引導(dǎo)分子,靶向識別入侵核酸,在抵御外來病毒入侵。
1、適應(yīng)階段:將外來的病毒或噬菌體的DNA片段作為間隔序列(spacer)整合到CRISPR array;
3、干擾階段:成熟的crRNA與Cas蛋白形成核糖白復(fù)合體,crRNA引導(dǎo)Cas蛋白特異性靶向切割入侵者的核酸,達(dá)到免疫防御的目的。
知道了CRISPR/Cas的來源及在細(xì)菌免疫系統(tǒng)中發(fā)揮的作用,人們開始將此免疫系統(tǒng)應(yīng)用在基因編輯上,那么我們再一起看一下CRISPR/Cas系統(tǒng)是如何應(yīng)用到CRISPR檢測的呢?
CRISPR檢測技術(shù)所用的Cas蛋白主要有Cas12、Cas13和Cas14,與Cas9不同的是,Cas12、Cas13和Cas14除了具有特異性切割靶序列的功能外,在切割靶標(biāo)序列之后,還具有非特異性切割其它核酸序列的功能(即Cas蛋白的反式切割活性)。在反式切割激活的狀態(tài)下,可非特異性切割任意單鏈,將體系中的熒光標(biāo)記探針切碎,即可用來檢測信號。由此開展各種基因檢測技術(shù)。
Cas12a處理其自身的crRNA5’端,dsDNA靶標(biāo)識別始于WED和PI結(jié)構(gòu)域的PAM識別,從而促進(jìn)dsDNA靶標(biāo)的展開。r-環(huán)的形成是由TS結(jié)合crRNA片段而啟動的。過程的kaiyun官方開云crRNA-TS配對,同時TS-NTS展開導(dǎo)致形成完整的r-環(huán)。crRNA-TS DNA氫化誘導(dǎo)REC葉的構(gòu)象變化,導(dǎo)致RuvC結(jié)構(gòu)域的催化位點的變構(gòu)解封。NTS結(jié)合槽引導(dǎo)移位的NTS向RuvC催化位點移動,導(dǎo)致NTS的順式裂解。隨后,進(jìn)一步解開pam-遠(yuǎn)端TS-NTS雙鏈,使TS進(jìn)入RuvC催化位點,導(dǎo)致TS的順式裂解。pam-遠(yuǎn)端dsDNA被釋放,而PAM-近端dsDNA仍然與Cas12a-crRNA復(fù)合物結(jié)合。這使得Cas12a保持在一個催化激活的構(gòu)象中,這允許非靶標(biāo)ssDNA的反式裂解。主要概括為以下四個步驟:
1、Cas12a蛋白的WED和PI結(jié)構(gòu)域識別dsDNA靶標(biāo)的PAM序列,從而促進(jìn)dsDNA靶標(biāo)的展開。
3、REC遠(yuǎn)離RuvC,RuvC結(jié)構(gòu)域切割位點暴露,順式切割非靶標(biāo)鏈和靶標(biāo)鏈。
一句話概括來說CRISPR檢測就是由靶標(biāo)核酸激活Cas蛋白的反式切割活性,將體系中的熒光標(biāo)記探針切碎,發(fā)出熒光信號,完成靶標(biāo)核酸檢測的過程。
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