14698137,2022,4,由威利在线图书馆科学与技术信息办公室于 [2023 年 11 月 10 日] 从 https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.17911 下载。有关使用规则,请参阅威利在线图书馆的条款和条件 (https://onlinelibrary.wiley.com/terms-and-conditions);OA 文章受适用的知识共享许可的约束
CRISPR/CAS9作为可编程基因组编辑工具的广泛使用受到了脱靶DNA裂解的阻碍(Cong等,2013; Doudna,2020; Fu等,2013; Jinek et al。,2013)。虽然对此类脱离目标编辑事件的分析使CAS9变体的发展具有更大的歧视(Chen等,2017; Kleinstiver等,2016; Slaymaker等,2016),Cas9拒绝或接受Mismismatches的基本分子机制是贫穷的20; Slaymaker和Gaudelli,2021)。在这里,我们使用动力学分析来指导在不匹配监视的不同阶段的CAS9的低温EM结构测定。我们观察到在引导RNA(GRNA)和DNA靶链(TS)之间形成的双链体的独特,未描述的线性构象(TS),该(TS)发生在存在PAM-DISTAL不匹配的情况下,从而阻止Cas9激活。典型的扭结GRNA:TS双链体是CAS9激活的先决条件,充当结构支架,可促进Cas9构象型裂解所需的构象重排。我们观察到,高度耐受性的远端不匹配通过通过RUVC结构域中的柔性环稳定而稳定扭曲的双工构象来实现这种扭结的构象。我们的结果提供了对基本结构机制的分子见解,这些结构机制可能有助于通过CAS9进行离靶机制,并提供了一个分子蓝图,用于设计下一代高富达Cas9变体,可选择性地减少脱离目标DNA裂解,同时又有有效的触发型DNA,同时保留了有效的触发型DNA。
确定可编程核酸酶的脱靶裂解谱是任何基因组编辑实验的重要考虑因素,并且已经报道了许多提高特异性的CAS9变体。我们在这里描述了基于标记的标签积分位点测序(TTISS),这是一种有效的,可扩展的方法,用于分析我们在59个目标中与八个CAS9变体平行应用的双链断裂。此外,我们生成了数千种其他CAS9变体,并筛选了具有增强特异性和活动的变体,识别LZ3 Cas9,这是具有唯一+1插入曲线的高特异性变体。这种全面的比较揭示了CAS9活动和特异性之间的一般权衡,并提供了有关+1插入频率的信息,这对校正移码突变具有影响。
摘要:农作物是人类赖以生存的重要农产品,在人类生活中发挥着不可或缺的作用。长期以来,育种家们一直通过传统的育种策略来提高作物的产量和品质。如今,许多育种家利用现代分子技术取得了令人瞩目的成果。最近,一种名为成簇的规律间隔短回文重复序列 (CRISPR)/Cas9 技术的新型基因编辑系统也成功地提高了作物的品质。它因其多功能性而成为最受欢迎的作物改良工具。它凭借其在特定基因编辑方面的精确性加速了作物育种进程。本文总结了 CRISPR/Cas9 技术目前在作物品质改良中的应用,包括对各种作物外观、适口性、营养成分和其他优选性状的调节。此外,还讨论了其未来应用面临的挑战。
1。简介番茄(Solanum lycopersicum l。)是世界上几乎每个国家的田野和温室条件中广泛种植的世界主要蔬菜作物之一(Singh等,2017)。商业生产的西红柿被新鲜食用或用于生产番茄的产品。除了成为维生素A,C,K和钾的良好来源外,西红柿还与许多健康益处有关,因为其丰富的代谢物(如植物营养素,番茄红素和类胡萝卜素)(Tanambell等人,2019年)。其在食品行业的高消费和利用率导致番茄产量稳定,尤其是近年来。番茄也被用作模型植物,以了解水果质量改善,植物生殖增强和植物功能基因组学的遗传背景(Khan等,2006)。
通过改善植物农艺性状的基本特征,农业生物技术和基因工程的最新进展为粮食和农业部门带来了许多好处。使用序列特异性核酸酶(SSN)的靶向基因组编辑提供了一种通用方法,用于诱导广泛的生物体和细胞类型的靶向缺失,插入和精确的序列变化。基因组编辑工具,例如siRNA介导的RNA干扰,转录激活剂样核酸酶(Talens)和用于DNA修复的锌 - 纤维核酸酶(ZFN),已广泛用于商业用途。然而,发现CRISPR/CAS9系统作为基因组编辑工具,它彻底改变了生命科学领域。在细菌和古细菌中首次发现了定期间隔的短质体重复序列(CRISPR)作为病毒学防御性DNA段。CRISPR-CAS9作为一种先进的分子生物学技术,可以在任何农作物物种中产生精确的靶向修饰。crispr/cas9由于其效率,特异性和可重复性,该系统被认为是生物技术领域的“突破”。除了其在生物技术领域的应用外,它还广泛用于作物改善中。
自 20 世纪 80 年代初发现人类免疫缺陷病毒 1 型 (HIV-1) 以来,该感染已导致 3900 万人死亡。科学家一直未能找到 HIV-1 的治愈策略,但基因编辑技术(如成簇的规律间隔短回文重复序列 (CRISPR)/CRISPR 相关蛋白 9 (Cas9))为开发 HIV 感染的治疗方法提供了一种新方法。虽然 CRISPR/Cas9 系统已成功用于多种不同类型的研究,但人们仍然担心脱靶效应。本综述详细介绍了 Cas9 系统的不同方面以及它们在脱靶事件中的作用。此外,本综述还介绍了目前可用于检测脱靶切割事件的技术及其优缺点。虽然一些研究已经利用了全基因组测序 (WGS),但这种方法牺牲了对整个基因组的覆盖深度。现在已经开发出多种不同的方法来利用下一代测序 (NGS),而不会牺牲覆盖深度。本综述重点介绍了四种广泛使用的检测脱靶事件的方法:(1) 通过测序实现的全基因组无偏双链断裂事件识别 (GUIDE-Seq),(2) 发现原位 Cas 脱靶并通过测序进行验证 (DISCOVER-Seq),(3) 通过测序进行环化以在体外报告切割效果 (CIRCLE-Seq),以及 (4) 原位断裂标记和测序 (BLISS)。这些技术各有优缺点,但都围绕捕获 Cas9 内切酶催化的双链断裂 (DSB) 事件。能够定义脱靶事件对于 HIV-1 的基因治疗治愈策略至关重要。
Alan S. Wang, 1 , 2 Leo C. Chen, 1 , 2 R. Alex Wu, 3 , 4 Yvonne Hao, 1 David T. McSwiggen, 1 , 5 Alec B. Heckert, 1 , 5 Christopher D. Richardson, 1 , 2 Benjamin G. Gowen, 1 , 2 Katelynn R. Kazane, 1 , 2 Jonathan T. Vu, 1 , 2 Stacia K. Wyman, 1 , 2 Jiyung J. Shin, 1 , 2 Xavier Darzacq, 1 , 5 Johannes C. Walter, 3 , 4 和 Jacob E. Corn 1 , 2 , 6 , 7 ,* 1 加州大学伯克利分校分子与细胞生物学系,美国加利福尼亚州伯克利市 94720 2 加州大学创新基因组学研究所加利福尼亚州伯克利市,伯克利,加利福尼亚州 94720,美国 3 哈佛医学院生物化学与分子药理学系,马萨诸塞州波士顿 02115,美国 4 霍华德休斯医学研究所,哈佛医学院生物化学与分子药理学系,马萨诸塞州波士顿 02115,美国 5 加州大学伯克利分校加州再生医学卓越中心研究所,伯克利,加利福尼亚州 94720,美国 6 ETH Z € urich 生物系,8093 Z € urich,瑞士 7 主要联系人 *通信地址:jacob.corn@biol.ethz.ch https://doi.org/10.1016/j.molcel.2020.06.014
描述 设计用于 CRISPR/Cas9 基因组编辑的指导序列,并提供与指导效率相关的序列特征信息。序列特征包括用户选择的基因组中注释的脱靶预测和基于 Doench 等人 (2016) < doi:10.1038/nbt.3437 > 中描述的模型的预测效率分数。用户可以导入其他基因组和基因组注释文件,以便在搜索和注释脱靶命中时使用。所有指导序列和脱靶数据都可以通过带有 sgRNA_Design() 的“R”控制台或带有 crispRdesignRUI() 的“crispRdesignR”用户界面生成。CRISPR(成簇的规律间隔的短回文重复序列)和相关蛋白质 Cas9 是指用于基因组编辑的技术。
这项研究的作者是:Grace Sack,题为:使用 CRISPR/Cas9 编辑禾谷镰刀菌,已获批准,符合大学荣誉学位的论文或项目要求 ________ ______________________________________________________ 日期 Tilahun Abebe 博士,荣誉论文顾问 ________ ______________________________________________________ 日期 Jessica Moon 博士,大学荣誉项目主任
