Nucl Acids Res：利用细菌特有的“免疫系统”关闭特殊基因的表达来研究其功能

近日，一项刊登在国际杂志Nucleic Acids Research上的研究论文中，来自北卡州立大学的科学家通过研究开发了一种新技术，其可以控制细菌和古细菌中的免疫系统来关闭特定的基因或一系列基因，从而为进行遗传领域的相关研究提供强有力的工具。 [open access]

Chase Beisel教授说道，这不仅仅可以加速我们对科学的探索，而且可以帮助我们更好地对微生物群体进行工程化修饰来用于生物技术和医学领域；比如这种新技术可以帮助我们开发新型的可将生物量高效转化成为液体燃料的细菌菌株。

这种新技术可以通过“劫持”微生物细胞中的CRISPR-Cas系统，该系统可以通过产生名为CRISPR RNAs的短链RNA分子来保护细菌抵御外来入侵者，比如病毒的攻击，CRISPR RNAs可以同外来入侵者的DNA特殊序列进行匹配来对其进行破坏。在常见类型的CRISPR-Cas系统中（I型系统），CRISPR RNA和一系列蛋白可以紧密地拴扣在匹配的DNA序列上，一旦结合名为Csa3的蛋白质信号就会切割DNA序列。

研究者Beisel表示，我们的方法就是去以两种途径来修饰I型系统，首先我们编辑微生物的基因组来抑制其产生Cas3，随后我们将合成型的DNA引入到微生物的基因组中产生专门的CRISPR RNAs。这种专门的CRISPR RNA就包括互补序列，这种互补序列可以微生物基因组中的特殊DNA序列进行匹配。当某个基因被关闭后，其就会转录特殊细胞用于制造蛋白质的RNAs。

当专门的CRISPR RNAs“捕获”特殊基因后就会关闭这些基因的表达，研究者目前就可以引入单一的CRISPR RNAs和CRISPR RNAs群组，从而使其可以同时靶向作用与多种基因。这种新型技术可以通过关闭基因的表达来帮助研究人员更好地理解单一基因的功能，由于受影响的基因并不会破坏，因此其还可以被重新开启，当然这就会通过抑制CRISPR RNAs的产生来完成。