分子剪刀如何在正确的位置切割

乌普萨拉大学的一个研究小组已经发现了CRISPR-Cas9-也被称为“分子剪刀” - 可以在基因组中搜索特定的DNA序列。Cas9已经在生物技术方面有很多应用，并且还有望彻底改变医学。新的研究结果表明，如何改进Cas9，使分子剪刀更快，更可靠。该研究发表在“科学”杂志上。

在不到十年的时间里，CRISPR-Cas9彻底改变了生物学研究。出于特定目的，Cas9使得可以校正或修饰(“编辑”)基本上任何DNA序列。希望遗传剪刀也能使遗传病得到治愈和预防。

Cas9的令人兴奋的方面是该分子可以用一段人工遗传密码编程，然后可以在该基因组中寻找相应的序列。乌普萨拉大学的一个研究小组现已发现Cas9如何找到正确的序列。

大多数搜索DNA代码的蛋白质只能通过检测DNA双螺旋的外部来识别一个特定的序列。Cas9可以搜索任意代码，但要确定它是否在正确的位置，分子必须打开双DNA螺旋并将序列与编程代码进行比较。令人难以置信的是，它仍然可以在不使用任何能量的情况下搜索整个基因组，“负责该研究的Johan Elf说。

研究人员开发了两种新方法来测量Cas9找到其靶序列的时间。第一种方法显示，Cas9需要长达6小时才能搜索细菌，即通过400万个碱基对。这种不太可能的结果也可通过第二种独立技术验证。发现的时间也与Cas9可用于测试每个位置的毫秒数一致，研究人员能够通过实时跟踪标记的Cas9分子来测量。

'结果表明，Cas9为其灵活性付出的代价是时间。为了更快地找到目标，需要更多的Cas9分子寻找相同的DNA序列，“Johan Elf说。

在合理的时间范围内找到正确序列所需的非常高浓度的Cas9可能对科学家试图交替的细胞造成严重问题。但是，由于现在已经了解了搜索过程的性质，因此找到了关于如何改进系统的重要线索。通过牺牲Cas9的一部分灵活性，有可能设计出足够多样化的基因剪刀来编辑各种基因但同时又足够快以便在医学上可用。

“结果为我们提供了如何实现这种解决方案的线索，”埃尔夫说。'关键在于所谓的“PAM序列”，它决定了Cas9打开DNA双螺旋的位置和频率。不需要多次打开螺旋以找到目标的分子剪刀不仅速度更快，而且还可以降低副作用的风险。“

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