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cas9研究历史(转自一个研究生作业)(这是今年5月份写给吴畏老师的) - 图文

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人哭的话,那就一定是TALEN相关公司了。

正所谓“长江后浪推前浪,前浪死在沙滩上”,科学也有更新换代,算是自然规律使然。Cas9无论是从理论分析,可行性便捷性,还是实际结果,效率上都轻松的“秒杀”了前任明星——TALEN。【1】【17】【19】【21】. 没办法,在秉承了“更高、更快、更强”精神的Cas9同学面前,曾经风光无限的TALEN同学只能默默垂泪离去,剩下一堆公司做好准备血本无归了。

百花齐放,四海皆准

Human这个大boss都搞掂了,剩下的估计问题不大。也的确是这样,一时间,各种物种体内的Cas9运用文章哗啦啦的冒出来——斑马鱼【24】酵母【25】小鼠(多基因同时,还是丛乐老板课题组的作品)【26】细菌(仍然是丛乐老板课题组作品)【27】,Cas9大热正式出现。

眼看,一个Cas9的时代就这样到来了。

精确定位,潜力无穷

其实,Cas9的成功给了我们一个运用CRISPR系统方便快捷定位基因序列的可能,但仅仅局限于编辑基因吗?其实可以做的远不止于此。

图17 利用Cas9定位控制转录【28】

比如可以利用这种特异性,做有针对性的表达调控【28】,比如利用双切致死性“自动”筛选突变株【27】。未来,也许还有更多应用,开动脑筋改造他,还有很大潜力。

四、惊喜连连,奇妙继续

——CRISPR系统在各个层次的广泛性与给我们的认知拓展

主观来讲,一个好故事的结尾总是留有悬念的开放式,为了讲个好故事,我们的CRISPR也不负重望,更多发现,让我再多写一节。

客观来讲,能够开启一个分子生物学的新局面已经够牛气了,可是偏偏人家还有更大的使命——让我们继续思考原核的种种,调控网络的种种。

道高一尺魔高一丈——病毒抗CRISPR系统机制

有个问题不知道大家有没有想过,如果CRISPR在原核生物中真的那么所向披靡,那噬菌体、病毒对于细菌早就没任何威胁能力了,早就给干掉了。“这不科学啊”~ 俗话说“道高一尺魔高一丈”,你细菌能有CRISPR对付我病毒,我病毒也必然有一套甚至几套机理来对付你。【6】【31】 “别拿豆包不当干粮”,别拿病毒不当生命,人家不但能“借尸还魂”繁殖自己,连特异性的免疫系统,都是可以有的!

奥特曼与小怪兽共同成长———军备竞赛,协同进化

正如这个有趣的题目CRISPR-mediated phage resistance and the ghost of coevolution past【33】,让我们感兴趣的是CRISPR系统中那些细菌病毒协同进化的证据。【31】中噬菌体对抗CRISPR基因来源等表明,细菌和噬菌体简直“你中有我”“我中有你”,不断竞争,共同成长。

想一想,大自然的法则多么有哲学意义啊!

苦肉计——自身抗逆,作用比我们想的更多

更玄妙的机制是这个“苦肉计”——细菌通过CRISPR调节自身基因,帮助自己躲避哺乳动物的免疫系统。

2013年4月的一篇文章【5】表明细菌Francisella novicida的传染力依赖自身的CRISPR系统。 在哺乳动物细胞内生长时,细菌会通过CRISPR系统关闭自身脂蛋白的合成基因,以避免被宿主免疫系统发现并摧毁。

“如果将宿主的免疫细胞比作大海中的鲨鱼,那么对于它们来说,细菌脂蛋白就如同海水里的血一般充满着吸引力。因此,为了不被免疫系统发现,细菌就必须关闭脂蛋白的生产。” 太神奇了!

“除了切割噬菌体基因以外,Cas9还能够调节细菌基因,这是一项新发现,”

看来CRISPR系统是一种原核生物间、原核和真核之间综合性的调控网络的中心,是原核生物抵御外界不良环境的手段方法,并非切切外源基因那么简单。也给了我们一个机会,

让我们从CRISPR的角度重新认识一下奇妙的“微生物界”。

当然,还有更多关于CRISPR的报道【32】引导我们继续去关注。

“小东西”搞出“大名堂”故事的“启示”

好啦,故事讲到这里也差不多了,是时候总结一下啦,故事梗概如图所示,多说一遍也没啥意思。

“不幸的各有各的不幸,幸运的都差不多一个样子。”其实想想,也许这就是一个nice的科学故事该有的pattern——从最初一片草莽中被慧眼识英雄,到研究不断深化,打开一片认知新天地,甚至改写固有“教科书”,改变固有观念。而后派上用场,为更多研究服务。并且同时开启一个新领域,新视野。

然而这个故事的意义还在于提醒我们怎么做好的研究,回顾整个故事,其实无论在哪里及时进入有所建树都是很好的研究。关键在于如何敏锐的发现这自然宝藏的价值所在,看得比别人远,下手比别人早,而且动作比别人快。

自然界有很多宝藏,怪不得venter要下海去找。我们可以不去找,就盯着那些出土的,嗅觉灵敏,慧眼识珠,有了make a difference的机遇,果断抓住!

希望再有这样的好“戏”,我们不但在台上,唱的还是高潮部分~

Reference

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