生物通報(bào)道：為了和病毒或入侵核酸進(jìn)行斗爭(zhēng)，細(xì)菌采用了多種防御機(jī)制。以CRISPR序列為核心的適應(yīng)性核酸免疫系統(tǒng)就是其中之一。在CRISPR和CRISPR相關(guān)蛋白（Cas）的幫助下，細(xì)菌可以在小RNA分子的引導(dǎo)下，靶標(biāo)和沉默入侵者的遺傳信息。近年來，CRISPR系統(tǒng)已經(jīng)成為了炙手可熱的基因編輯工具，掀起了一股全球性的基因組編輯熱潮。

日前，加州大學(xué)的科學(xué)家們開發(fā)了一種CRISPR支架RNA（scRNA）。scRNA編碼了靶位點(diǎn)和調(diào)控功能，能同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同基因的激活和抑制。這項(xiàng)研究發(fā)表在最近一期的Cell雜志上，文章的通訊作者是加州大學(xué)舊金山分校的齊磊（Lei S. Qi，音譯）和Wendell A. Lim。齊磊博士所在的研究組已經(jīng)在Cell、Nature Biotechnology、Nature Methods等雜志上接連發(fā)表了多篇CRISPR文章。

真核生物的細(xì)胞有著復(fù)雜的轉(zhuǎn)錄程序，特異性的調(diào)控復(fù)合體通過不同途徑調(diào)節(jié)著基因組的不同位點(diǎn)。研究人員根據(jù)這一原則，以 CRISPR為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了適用于酵母和人類細(xì)胞的人工轉(zhuǎn)錄程序。

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CRISPR/Cas體系包括一個(gè)稱為Cas9的DNA剪切酶，和一段與目標(biāo)DNA片段匹配的引導(dǎo)性短RNA（gRNA）。研究人員拓展了CRISPR的引導(dǎo)RNA，在上面加入了效應(yīng)蛋白的招募位點(diǎn)，建立了既編碼靶位點(diǎn)又編碼調(diào)控活性的支架RNA（scaffold RNA，scRNA）。

這種支架RNA可以用來設(shè)計(jì)多基因轉(zhuǎn)錄程序，在激活一些基因的同時(shí)抑制另一些基因。研究人員用這種方法，成功在酵母中重新定向了一個(gè)復(fù)雜的代謝通路。研究顯示，scRNA在哺乳動(dòng)物和酵母細(xì)胞中均能有效發(fā)揮功能。此外，誘導(dǎo)dCas9蛋白的表達(dá)可以控制轉(zhuǎn)錄程序的執(zhí)行，成為整個(gè)體系的一個(gè)主要控制點(diǎn)。（延伸閱讀：張鋒Nature發(fā)表重要突破：用 CRISPR啟動(dòng)基因）

這項(xiàng)研究為設(shè)計(jì)基因表達(dá)程序的研究者們提供了一個(gè)有力工具，該技術(shù)有著非常廣泛的應(yīng)用，比如改寫細(xì)胞命運(yùn)或者設(shè)計(jì)代謝通路。多基因的組合性控制可以幫助人們靈活操縱細(xì)胞中的通路。

生物通編輯：葉予

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Engineering Complex Synthetic Transcriptional Programs with CRISPR RNA Scaffolds