【分子】0.1-0.2 CRISPR简介&组成

——CRISPR is a technology that can be used to edit genes and, as such, 

will likely change the world.

一、名词解释：CRISPR-Cas系统

        CRISPR是规律间隔成簇短回文重复序列的简称，广泛存在于细菌和古菌的基因组中，是其免疫系统的组成部分。该系统由由CRISPR阵列与Cas基因家族组成，其中，CRISPR阵列由高度保守的重复序列与间隔序列的间隔排列组成，上游有负责其转录的前导序列；Cas基因家族即CRISPR相关蛋白基因，高度保守，其编码的Cas蛋白拥有能够切割DNA双链 的结构域。CRISPR阵列中，重复序列中包含的回文结构可形成保守的RNA二级结构，能够与Cas蛋白结合形成复合物，共同发挥作用。

二、CRISPR-Cas系统的组成

1.CRISPR阵列：前导序列、重复序列和间隔序列

（1）前导序列：通常位于CRISPR基因座上游，富含A-T碱基对，可作为启动子启动下游重复序列与间隔序列的转录，其转录产物为 CRISPR RNA（crRNA）。

（2）重复序列：由21-48 bp高度保守的核苷酸构成，其转录产物能形成发卡结构。

（3）间隔序列：源于外源病毒基因组或质粒DNA序列，由26-72 bp核苷酸构成，可作为抵御外源核酸入侵时的抗原。当含有同源序列的病毒或质粒再次入侵时，能够引发细菌或古菌的获得性免疫反应，从而切断外源核酸。

2.Cas相关蛋白基因

        Cas相关蛋白基因编码Cas蛋白，其主要功能为外源基因组的捕获与切割。根据不同的CRISPR系统，Cas相关蛋白基因分为两大类型：Class I和Class II。

（1）Class I约占90％，广泛存在于细菌和古菌中，其发挥作用时需不同效应蛋白组成的多聚体共同作用。

        基于效应蛋白家族的不同，Class I系统可分为3种类型（Type I、Type III和Type IV）和12种亚型（I-A、I-B、I-C、I-D、I-E、I-F、I-U、III-A、III-B、III-C、III-D和IV）

（2）Class II约占10％，主要存在于细菌中，只需单一的Cas效应蛋白即可对外源的核酸序列进行识别和切割。

        基于效应蛋白家族的不同，Class II系统可分为三种类型（Type II、Type V和Type VI）和九种亚型（II-A、II-B、II-C、V-A、V-B、V-C、V-U、VI-A、VI-B 和 VI-C）