奥斯汀德克萨斯大学埃斯特·罗伯兹-福布斯 Cas9 CRISPR酶(左)和核小体的3D图像，核小体是包裹在蛋白质周围的DNA结构
学分:德克萨斯大学奥斯汀分校 奥斯汀得克萨斯大学的研究人员揭开了内部工作是如何帮助或阻碍这一过程的面纱后，活细胞内使用CRISPR酶的基因编辑可能变得更加有效和准确
新的见解发表在今天出版的《科学进步》杂志上
在活细胞中编辑DNA的挑战之一是，在一个微小的细胞核中有2米长的DNA——大约相当于长颈鹿脖子的长度，存储在一个花粉孢子大小的空间中的信息
一个复杂的组织系统由密集的扭曲、包裹和折叠组成，这一切都很合适
CRISPR基因编辑技术在改善人类健康、农业和地球人类未来方面具有巨大潜力，但挑战在于基因编辑的微妙性质，几乎没有出错的余地
不同的CRISPR酶通过像剪刀一样的动作来执行基因编辑，切割目标DNA序列以触发原始序列的移除，或者有时添加新的DNA
但是在生物细胞中，目标序列必须在这些紧密排列的脱氧核糖核酸结中才能到达，这就提出了一个挑战
在细胞内，大部分脱氧核糖核酸包裹在蛋白质球周围，形成称为核小体的结构
核小体可以保护脱氧核糖核酸免受辐射等环境危险的有害影响，但也给基因编辑带来了障碍
相应的作者里克·拉塞尔和他的团队发现，在核小体之间的空间中，最有效地定位DNA序列是可能的
“这是重要的信息，因为它向我们展示了我们应该瞄准的编辑领域，”该论文的主要作者、德州大学奥斯汀分校分子生物科学系的研究生伊莎贝尔·施特罗肯德说
核小体的3D动画，核小体是包裹在蛋白质周围的脱氧核糖核酸结构
学分:德克萨斯大学奥斯汀分校 同样重要的是，研究人员在用一种叫做CRISPR-Cas12a的CRISPR酶进行实验时，发现了基因编辑更容易出错的地方
分子生物科学教授里克·拉塞尔说:“我们实际上发现了证据，表明当目标DNA序列在核小体中时，Cas12a酶更有可能在基因组中更容易接近的部分编辑相似但不相同的序列。”
另一方面，核小体之间空间的DNA序列仍然可用，即使是高度浓缩的核小体形式，类似于细胞内发现的DNA折叠和扭曲
里克·拉塞尔教授(左)和研究生伊莎贝尔·施特罗肯德(右)进行了与CRISPR酶有关的实验
学分:德克萨斯大学奥斯汀分校 该团队首先使用生物化学实验(相对于细胞中的间接实验)得出了答案，并着手研究是否有一种方法可以改变核小体结构，从而可以访问其中的靶序列
“一旦我们看到了这些结构的3D性质，我们就能够理解，如果我们将酶靶向核小体的一侧，它会妨碍核小体另一侧的DNA接触，”施特罗肯德说
“这一策略有可能提供一些访问这些网站的途径
" Fatema A
德州大学奥斯汀分校的赛夫丁和伊利亚·芬克尔斯坦以及布莱恩·阿
吉布森和迈克尔·K
德克萨斯大学西南医学中心的罗森也参与了这项研究
这项研究的资金由美国国立卫生研究院、韦尔奇基金会和艾伦基金会杰出研究员奖提供
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