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马里兰大学研究人员建立了一种用于植物基因工程新的CRISPR-Cas12b系统。

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CRISPR基因编辑。图片来源：国立卫生研究院

在新出版的《Nature Plants》的中马里兰大学植物科学系助理教授Yiping Qi首次建立了一种在植物中可行的新CRISPR基因组工程系统：CRISPR-Cas12b。

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CRISPR通常被认为分子剪刀，可以精准的切开DNA被用于精确育种，因此可以删除，替换或编辑某些特征。大多数了解CRISPR的人都可能想到了启动了这一切的CRISPR-Cas9。但是Qi和他的实验室一直在探索对于作物中的各种应用更有效、更高效、更复杂的新的CRISPR工具，可以帮助控制疾病，害虫和气候变化的影响。

Qi展示的CRISPR-Cas12b是一种在植物中通用，可定制的系统，最终可在一个系统中提供有效的基因编辑，实现靶基因激活和抑制功能。

Qi说：“这是首次展示用于植物基因组工程的新型CRISPR-Cas12b系统，我们很高兴能够通过新技术填补空白并改进此类系统。我们想为该系统开发一套完整的工具，以显示其有用性，因此我们不仅专注于编辑，而且着重于开发基因抑制和激活方法。”

其它的植物CRISPR系统遗漏了这一套完整的方法。本文之前在植物中可用的两个主要系统是CRISPR-Cas9和CRISPR-Cas12a。

CRISPR-Cas9以其简单性和可识别非常短的DNA序列在基因组中进行切割而广受欢迎，而CRISPR-Cas12a可以识别不同的DNA靶向序列，允许在DNA中进行更大的交叉切割。顾名思义，CRISPR-Cas12b与CRISPR-Cas12a更加相似，但是该系统没有很强的基因激活能力。

CRISPR-Cas12b为基因激活提供了更高的效率，并为基因抑制提供了更广泛的靶向位点，在需要打开/升高（激活）或关闭/降低（抑制）性状的基因表达的情况下非常有用。

 “当人们想到CRISPR时，他们想到的是基因组编辑，但事实上CRISPR是一个复杂的系统，允许你靶向、招募或促进DNA中已经存在的某些方面，”Qi说。“你可以通过使用CRISPR 来调控某些基因的激活或抑制，不是将其用作切割工具，而是将其作为结合工具吸引激活剂或阻遏物，以诱导或抑制性状。”

此功能使CRISPR-Cas12b优于CRISPR-Cas12a，特别是在目标基因激活的情况下。此外，该系统保留了CRISPR-Cas12a植物固有的所有正向的特征，包括在广泛的应用范围内定制切割和基因调控的能力。实际上，Qi和他的实验室甚至能够将CRISPR-Cas12b系统重新用于多基因组编辑，这意味着你可以在一个步骤中同时靶向多个基因。

Qi说：“增加的复杂性允许针对更特异的或其他效应因子的基因激活，抑制，甚至表观遗传变化。该系统更具通用性，因为我们可以进行更多的修饰，更多的结构域，因此有更多的机会设计整个系统。只有当你拥有这种具有更高复杂性的混合系统时，你才能获得最强大的基因激活和编辑功能。”

本文完成的CRISPR-Cas12b的工作最初是在水稻中进行的，水稻是全球主要农作物。但是，Qi和他的实验室希望探索更多的系统来进一步增强和改善植物基因组工程，包括开发对其他农作物的应用。

 “在不断变化的世界中，这种技术有助于提高作物产量和可持续地养活不断增长的人口。最后，我们谈论的是广泛的影响和公共服务，因为我们需要在研究人员的工作和这些技术如何影响世界之间架起一座桥梁。”Qi强调。

文献来源:

https://www.nature.com/articles/s41477-020-0614-6

新闻报道：

https://phys.org/news/2020-03-viable-crispr-cas12b-genome.html

译文校稿：

LuLu

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