CRISPR 除了能剪輯基因,還能當記錄器?

作者 | 發布日期 2016 年 06 月 26 日 0:00 | 分類 生物科技 follow us in feedly
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CRISPR 在近幾年時常出現在新聞的版面,因為它具有剪輯基因的強大功能,甚至在科學界掀起不小的波瀾。然而來自哈佛大學的一個小團隊卻挖掘出 CRISPR 的另外一面:除了剪輯外,在細菌體內竟然還能充當記錄裝置,說明細菌在何時何地曾受到不同病毒的攻擊。此篇論文已發表在《Science》雜誌上。



在詳細說明他們驚人的發現時,我們先大致了解 CRISPR 原先的主要功能:就像人類一樣,細菌也有自己引以為傲且非常特別的免疫系統──CRISPR/Cas 編輯系統。此系統包含兩個部分,CRISPR 指的是一段排列非常奇怪的 DNA;而 Cas 指的是一種核酸酶。當病毒來犯時,細菌會使用這項武器將敵人的一些 DNA 小片段切下來並裝載在自己的基因體上。當同種病毒再次攻擊時,它就能比對基因體上那段序列,使用 Cas 核酸酶將病毒的 DNA 剪斷。

而這群研究者發現,嵌在基因體上的這些外來的小片段然有高度的次序性,這可能代表著這些片段為病毒的侵略事件提供一個詳實的紀錄。

為了一窺這段被侵略的歷史,也為了證明他們的推測所言不虛,他們必須將基因體定序。他們使用了一種簡化版的 E.coli,它們仍保留剪斷 DNA 片段所需的酵素 Cas1 和 Cas2,但沒有其他具功用的免疫系統。然後他們直接將這些菌放置在一個充滿不同 DNA 片段的環境裡一段時間,讓這些 E.coli 可以擷取這些片段並遷入到自己的基因體中,最後直接定序看結果。

結果不出所料地證明他們的論點是正確的,且他們更進一步地發現轉入修訂版本的 Cas1 和 Cas2 的 E.coli 甚至可以做出不同的記錄模式。

接下來他們希望可以製造出能記錄特定環境下不同微生物的細菌感測器,讓這項嶄新的發現可以在一些應用領域,例如土壤測試、分析人類腸道微生物群落甚至是大氣感測等。不管成真與否,唯一能確定的是:CRISPR,這套細菌的秘密武器,將繼續吸引更多科學家的目光。

(首圖來源:By Deposition authors: Mulepati, S., Bailey, S.;visualization author: User:Astrojan [GFDL or CC BY 3.0], via Wikimedia Commons) 

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