董燕免疫与分子生物学技术研究室CRISPR/Cas9基因编辑技术基本原理基因组编辑技术（genomeediting)越来越多物种全基因组测序完成，如何从海量数据中获得基因功能和应用信息？基因定点编辑技术——了解特定基因功能的重要工具定点编辑技术包括几种人工核酸酶，都可以在DNA靶位点产生DNA双链断裂第一代人工核酸内切酶，锌指核酸内切酶（Zincfingerendonuclease,ZFN)第二代，类转录激活因子效应物核酸酶（transcriptionactivator-likeeffectornuclease，TALENs）被Science评为2012年十大科学进展之一一、CRISPR/Cas基本组成新兴技术，第三代发现：1987年在EcoliK12的碱性磷酸酶基因附近区域发现了成簇的规律间隔的短回文重复序列2002年正式命名为Clusteredregularlyinterspacedshortpalindromicrepeats(CRISPR)2013年，Cell、Science、Nature、Biotechnology等杂志几乎同时报道了CRISRP/Cas技术成簇规律间隔短回文序列(clusteredregularlyinterspacedshortpalindromicrepeats,CRISPR)该结构与一些功能相关的蛋白质(CRISPR-associated,Cas)合称CRISPR-Cas系统。Cas蛋白（核酸酶）通过位点特异性的切割将入侵DNA切断。是细菌和古细菌在不断进化的过程中获得的一种适应性免疫防御机制当细菌遭受病毒或者外源质粒入侵时，会产生相应的“记忆”，从而可以抵抗它们的再次入侵。CRISPR/Cas系统可以识别出外源DNA，并将它们切断，沉默外源基因的表达。CRISPR位点通常定位于原核细胞染色体上由一系列短的高度保守的正向重复序列（repeats）与长度相似的间隔序列（spacers）间隔排列组成。重复序列，长度范围在21～48bp，保守性序列含有回文序列，可以形成发卡结构(例如，GATC…CTAG）间隔区，是被细菌俘获的外源DNA序列。Cas基因往往与CRISPR位点的重复序列相连前导序列（Leadersequence）发挥启动子作用，转录产生的非编码RNA命名为CRISPRRNAs（crRNA）crRNA和Cas蛋白共同参与到细菌对外源噬菌体及质粒的防御过程——免疫防御CRISPR/Cas系统分为：TypeⅠ、TypeⅡ、TypeⅢ三种类型TypeⅡ系统的主要特征是包含一个标志性的Cas9蛋白，CRISPR/Cas9Cas9，分子质量很大的多功能蛋白，有核酸酶、解旋酶活性，参与crRNA的成熟以及降解入侵的噬菌体DNA或是外源质粒。二、CRISPR/Cas工作原理1.间隔序列细菌生活周期、进化过程中获得CRISPR/Cas系统会从入侵的病毒DNA中截取一段序列作为新的间隔序列被整合到基因组的C...
