利用CRISPR/Cpf1改进大豆油中的脂肪含量

上海信裕

2017/02/22 14:14

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利用CRISPR/Cpf1改进大豆油中的脂肪含量

在一项新的研究中，来自韩国基础科学研究所（Institute for Basic Science, IBS）基因组工程中心的研究人员利用新的CRISPR-Cpf1技术成功地对改变大豆油中的脂肪含量的两个基因进行编辑。CRISPR-Cpf1是一种更为广泛使用的基因编辑工具CRISPR-Cas9的替代性方法。这种新的植物基因编辑方法对大豆和野生烟草基因进行编辑取得的结果于2017年2月16日在线发表在Nature Communications期刊上，论文标题为“CRISPR/Cpf1-mediated DNA-free plant genome editing”。

CRISPR-Cas9是第三代基因编辑系统，已被广泛地用于全世界的生物学实验室中。它由酶Cas9和CRISPR-RNA（crRNA）组成。Cas9发挥着一种“基因剪刀”的作用。crRNA引导这种“基因剪刀”在合适的位点对DNA进行编辑。

在此之前，IBS研究人员利用Cas9的替代物Cpf1对人细胞中的DNA进行编辑。这次，他们努力对植物基因进行编辑，成功地将CRISPR-Cpf1复合物导入到植物细胞中。

IBS研究人员设计CRISPR-Cpf1复合物对大豆中的两个FAD2基因进行切割。这两个基因是将油酸（一种脂肪酸）转化多不饱和亚油酸（另一种脂肪酸）的通路的一部分。通过让这两个FAD2基因发生突变，大豆种子中的油酸比例增加了，这导致更加健康的脂肪含量产生。

IBS研究人员也证实CRISPR-Cpf1并不能够切割大豆基因组中的非靶标位点。这些结果证实CRISPR-Cpf1是一种高度有效的技术。再者，这种方法是100%的不含有DNA（DNA-free）。它通过化学合成crRNA而无需导入外源DNA。这消除了外源DNA（用作RNA合成的模板）残留的风险。

IBS研究人员也发现相比于CRISPR-Cas9，CRISPR-Cpf1具有至少三种益处：CRISPR-Cpf1技术具有更短的crRNA，因此能够化学合成这种RNA；CRISPR-Cpf1在靶基因上产生更大的序列删除（7个碱基对），因而让这种基因完全失去作用；Cpf1的切割类型可能有助优化基因编辑过程。

KIM Jin-Soo教授解释道，“CRISPR-Cpf1可能被用作一种新工具来开发有附加值的作物，比如一种新的大豆品种，具有下降的不饱和脂肪含量。”