温故知新之CRISPR/Cas9原理

3. 温故知新之CRISPR/Cas9原理

CRISPR/Cas9基因编辑系统由一个具有核酸内切酶功能的Cas9蛋白(或其他同源蛋白)和一条单链向导RNA (single guide, sgRNA)组成。sgRNA与Cas9蛋白结合靶向到基因组特定位点，Cas9切割产生双链断裂(double strand breaks, DSB)，经过细胞自主性的非同源末端连接(non-homologous end joining, NHEJ)或同源重组(homology- directed repair, HR)进行修复，引入突变。NHEJ是一种错配的修复机制，Ku70/80招募DNA连接酶IV到DSB位点，DNA连接时产生碱基插入或缺失突变。HR是指有同源臂供体存在的情况下，供体中的外源基因片段通过同源重组整合到靶位点，利用这一方法可以实现基因的原位矫正^[23]和遗传增强^[24]。已有研究表明，在细胞分裂的各个时期中，细胞自主发生NHEJ的频率高于HR^[25]，所以CRISPR/Cas9基因编辑常在靶位点产生碱基插入或缺失，导致基因功能失活。