Nucleic Acids Research：CRISPR实现可逆的基因沉默
北卡罗莱纳州立大学的研究人员利用细菌和古生菌自身的免疫系统，开发了可逆的基因沉默技术。这一成果发表在近期的Nucleic Acids Research杂志上，为相关领域的研究提供了一个强大的工具。
“这一技术不仅能够加快科研发现，还能帮助我们更好的改造微生物，”文章的资深作者，北卡罗莱纳州立大学的助理教授Dr. Chase Beisel说。“举例来说，我们可以用这个技术开发更有效的工程菌，将植物的生物质转化为液态燃料。”
规律成簇的间隔短回文重复CRISPR与内切酶Cas9，原本是细菌保护自身抵御入侵者（比如病毒）的重要武器，其中I型CRISPR-Cas系统最为常见。该系统生成的CRISPR RNA能与入侵者特有的DNA序列配对。当CRISPR RNA和相关蛋白结合到外源DNA上之后，Cas3就会将这个DNA切碎。
“我们主要通过两种途径改造I型系统，”Beisel说。“首先，我们编辑细菌基因组让它无法生成蛋白Cas3，然后我们引入合成DNA生成自定义的CRISPR RNA。”自定义RNA所含的序列，与细菌基因组的特定序列相匹配。
基因启动后转录出相应的RNA，进而指导蛋白质的合成。这一过程是细胞所有生物学功能的基础。如果基因结合上了CRISPR RNA就会被关闭，无法转录出RNA。
研究人员不仅在此基础上沉默了单个基因，还引入了多种CRISPR RNA，同时靶标多个基因。他们通过控制不同基因的关闭，让细菌消耗了不同类型的糖。
“人们可以利用这一技术轻松关闭基因，由此阐明单个基因或一组基因的具体功能，” Beisel说。“我们的技术还能够与高通量筛选联合使用，鉴定与细菌特性有关的重要基因，比如多重耐药菌和益生菌。”
此外，由于缺乏切割DNA的Cas3蛋白，被关闭的基因并未受到破坏，还可以重新启动。只需要中止CRISPR RNA的生产，随着细菌增殖和剩余CRISPR RNA的降解，被关闭的基因能够重新得到转录。
