CRISPR/Cas系统来源于细菌的免疫系统,在原核生物中,CRISPR-Cas系统作为免疫系统,利用CRISPR RNAs(crRNAs)作为引导分子,靶向识别入侵核酸,在抵御外来病毒入侵。
1、适应阶段:将外来的病毒或噬菌体的DNA片段作为间隔序列(spacer)整合到CRISPR array;
3、干扰阶段:成熟的crRNA与Cas蛋白形成核糖白复合体,crRNA引导Cas蛋白特异性靶向切割入侵者的核酸,达到免疫防御的目的。
知道了CRISPR/Cas的来源及在细菌免疫系统中发挥的作用,人们开始将此免疫系统应用在基因编辑上,那么我们再一起看一下CRISPR/Cas系统是如何应用到CRISPR检测的呢?
CRISPR检测技术所用的Cas蛋白主要有Cas12、Cas13和Cas14,与Cas9不同的是,Cas12、Cas13和Cas14除了具有特异性切割靶序列的功能外,在切割靶标序列之后,还具有非特异性切割其它核酸序列的功能(即Cas蛋白的反式切割活性)。在反式切割激活的状态下,可非特异性切割任意单链,将体系中的荧光标记探针切碎,即可用来检测信号。由此开展各种基因检测技术。
Cas12a处理其自身的crRNA5’端,dsDNA靶标识别始于WED和PI结构域的PAM识别,从而促进dsDNA靶标的展开。r-环的形成是由TS结合crRNA片段而启动的。过程的kaiyun官方开云crRNA-TS配对,同时TS-NTS展开导致形成完整的r-环。crRNA-TS DNA氢化诱导REC叶的构象变化,导致RuvC结构域的催化位点的变构解封。NTS结合槽引导移位的NTS向RuvC催化位点移动,导致NTS的顺式裂解。随后,进一步解开pam-远端TS-NTS双链,使TS进入RuvC催化位点,导致TS的顺式裂解。pam-远端dsDNA被释放,而PAM-近端dsDNA仍然与Cas12a-crRNA复合物结合。这使得Cas12a保持在一个催化激活的构象中,这允许非靶标ssDNA的反式裂解。主要概括为以下四个步骤:
1、Cas12a蛋白的WED和PI结构域识别dsDNA靶标的PAM序列,从而促进dsDNA靶标的展开。
3、REC远离RuvC,RuvC结构域切割位点暴露,顺式切割非靶标链和靶标链。
一句话概括来说CRISPR检测就是由靶标核酸激活Cas蛋白的反式切割活性,将体系中的荧光标记探针切碎,发出荧光信号,完成靶标核酸检测的过程。
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