上海
CRISPR-Cas9 作为目前应用最广泛的基因编辑工具之一，通常通过 sgRNA 识别目标 DNA ，并利用 HNH 和 RuvC 两个核酸酶结构 域分别 切割靶链 （ TS ） 和 非靶链 （ NTS ） ，形成 DNA 双链断裂。然而， Cas9 除经典切割模式外是否存在 其他非经典 核酸加工功能仍 有待探索 。
近日， 合肥工业大学食品与生物工程学院 郑 磊 / 汪璐 研究团队在国际学术期刊 Nucleic Acids Research 发表 题为 Specific cleavage of 5 ’ overhangs of non-target strand by Cas9 activated by target DNA binding 的 研究 文章 。该研究发现，CRISPR-Cas9系统在结合靶DNA后能够特异性切割非靶链的5’端突出结构（5’overhang），揭示了Cas9全新的核酸酶活性。
该 研究发现， SpCas9 首先通过 sgRNA-DNA 互补配对结合目标 DNA ，并完成经典 的 c is -cleavage 。 随后，在特定 PAM 序列和空间结构条件下， Cas9 可进一步激活 RuvC 介 导的 非靶链 的 5 ’ 突出端 切割，产生额外的单链 DNA 切割产物。这一过程不同于传统双链断裂模式， 揭示了 Cas9 由靶 DNA 结合触发的新型核酸加工方式。
进一步研究表明，该新型切割活性具有严格的分子调控特征：其依赖 非靶链 5 ’ 端正 确定位 以及额外 PAM 元素识别，同时需要足够的 sgRNA -DNA 互补配对。机制分析发现， RuvC 结构 域直接 负责该切割反应，而 HNH 结构 域通过 促进 Cas9 构象激活，提高 了 整体切割效率。
该研究拓展了人们对 CRISPR-Cas9 酶学功能的认识，揭示了 Cas9 不仅是一种精准 的基因编辑工具，也是一种具有多模式 DNA 加工能力的分子机器，为提升基因编辑精确性以及开发新型核酸检测技术提供了新的理论依据。
https://doi.org/10.1093/nar/gkag795
制版人：十一
学术合作组织
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