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将桥连核酸整合到 CRISPR RNA 中可提高 Cas9 内切酶的特异性。

Incorporation of bridged nucleic acids into CRISPR RNAs improves Cas9 endonuclease specificity.

机构信息

Department of Pharmacology, University of Alberta, Edmonton, AB, T6G 2R7, Canada.

Department of Chemistry, Seoul National University, Seoul, 08826, Republic of Korea.

出版信息

Nat Commun. 2018 Apr 13;9(1):1448. doi: 10.1038/s41467-018-03927-0.

DOI:10.1038/s41467-018-03927-0
PMID:29654299
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5899152/
Abstract

Off-target DNA cleavage is a paramount concern when applying CRISPR-Cas9 gene-editing technology to functional genetics and human therapeutic applications. Here, we show that incorporation of next-generation bridged nucleic acids (2',4'-BNA[N-Me]) as well as locked nucleic acids (LNA) at specific locations in CRISPR-RNAs (crRNAs) broadly reduces off-target DNA cleavage by Cas9 in vitro and in cells by several orders of magnitude. Using single-molecule FRET experiments we show that BNA incorporation slows Cas9 kinetics and improves specificity by inducing a highly dynamic crRNA-DNA duplex for off-target sequences, which shortens dwell time in the cleavage-competent, "zipped" conformation. In addition to describing a robust technique for improving the precision of CRISPR/Cas9-based gene editing, this study illuminates an application of synthetic nucleic acids.

摘要

在将 CRISPR-Cas9 基因编辑技术应用于功能遗传学和人类治疗应用时,脱靶 DNA 切割是一个首要关注的问题。在这里,我们表明在 CRISPR-RNAs(crRNAs)中的特定位置掺入下一代桥接核酸(2',4'-BNA[N-Me])和锁核酸(LNA)可大大降低 Cas9 在体外和细胞中的脱靶 DNA 切割。使用单分子 FRET 实验,我们表明 BNA 掺入通过诱导针对脱靶序列的高度动态 crRNA-DNA 双链体来减缓 Cas9 动力学并提高特异性,从而缩短在切割有效的“zipped”构象中的停留时间。除了描述一种提高基于 CRISPR/Cas9 的基因编辑精度的稳健技术外,这项研究还阐明了合成核酸的一种应用。

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