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眼见为实:视频原子力显微镜显示实时CRISPR基因编辑

更新时间:2018-01-09点击次数:682

    自2012年以来,研究人员常用种叫做CRISPR的强大“基因组编辑”技术对生物的DNA序列进行修剪、切断、替换或添加。CRISPR来自微生物的免疫系统,这种工程编辑系统用种酶,能把段作为引导工具的小RNA切入DNA,就能在此处切断或做其他改变。

    CRISPR已经成为生命科学域zui受关注的基因编辑技术,其效果得到大家致认可。虽然科学家可通过RT-PCR、WB等方法间接证明CRISPR的功能,但仍未有直接的证据来证实。究其原因:是生物分子间的相互作用速率快,需要高速的成像手段才能捕捉到;二是生物分子比较小,通常为纳米,普通显微镜由于受光学衍射限所限不能分辨。zui近,日本Kanazawa University的科学家用 视频原子力显微镜HS-AFM 成功观察到了实时CRISPR基因编辑,为CRISPR技术的有效性提供了直接的证据。
 
HS-AFM视频结果直观显示构象差异

 

    HS-AFM视频结果显示apo-Cas9为柔性构象(flexible conformations),而Cas9–RNA则为稳定的双叶型构象(stable bilobed architecture)。 

 
Cas9-RNA介导的PAM依赖性DNA识别

 

 
Cas9-RNA靶向定位到目的DNA,形成Cas9–RNA–DNA复合体。

 

Cas9-RNA对目的DNA进行剪切  

 

 

在Mg2+存在的条件下,Cas9-RNA对目的DNA进行异性剪切。

    这项工作的完成主要借助了日本RIBM公司研发的超高速视频原子力显微镜HS-AFM,HS-AFM突破了传统原子力显微镜“扫描成像速慢”的限制,能够实现在液体环境下超快速动态成像,分辨率为纳米水平。待测样品无需殊固定,不影响生物分子的活性,尤其适用于生物大分子互作动态观测。推出至今,已有80多位用户,发表SCI论文200余篇,其中包括Science, Nature, Cell 等*杂志。 
 
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