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CRISPR/Cas12a系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

簡(jiǎn)要描述:CRISPR/Cas12a系統(tǒng)實(shí)驗(yàn):CRISPR/Cas12a(原稱 Cpf1)屬于 Class 2 Type V 型 CRISPR 系統(tǒng),是細(xì)菌與古菌的適應(yīng)性免疫機(jī)制,用于識(shí)別并切割入侵的病毒或質(zhì)粒 DNA。與 Cas9 相比,其du特的工作模式使其在基因編輯、分子檢測(cè)及多基因調(diào)控中展現(xiàn)顯著優(yōu)勢(shì)。

  • 更新時(shí)間:2025-07-09
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詳細(xì)介紹

一、系統(tǒng)定義與生物學(xué)起源

CRISPR/Cas12a(原稱 Cpf1)屬于 Class 2 Type V 型 CRISPR 系統(tǒng),是細(xì)菌與古菌的適應(yīng)性免疫機(jī)制,用于識(shí)別并切割入侵的病毒或質(zhì)粒 DNA。與 Cas9 相比,其du特的工作模式使其在基因編輯、分子檢測(cè)及多基因調(diào)控中展現(xiàn)顯著優(yōu)勢(shì)。


二、核心分子機(jī)制與技術(shù)特性

(一)作用流程

(二)關(guān)鍵特性對(duì)比(Cas12a vs Cas9)

參數(shù)CRISPR/Cas12aCRISPR/Cas9
蛋白大小1,200-1,300 氨基酸(更?。?/td>1,000-1,600 氨基酸
RNA 依賴僅需 crRNA(無 tracrRNA)需 crRNA + tracrRNA 或嵌合 sgRNA
crRNA 加工自主 RNase 活性(內(nèi)置加工能力)依賴宿主 RNase III 和 tracrRNA
切割末端類型黏性末端(5' 突出) 平末端
PAM 識(shí)別序列5'-TTTN/TTTV-3'(富含 T)5'-NGG-3'(富含 G)
核酸酶結(jié)構(gòu)域單一 RuvC 結(jié)構(gòu)域HNH + RuvC 雙結(jié)構(gòu)域
反式切割活性有(可非特異性切割 ssDNA)

  • V 表示 A/C/G(非 T),如 5'-TTTA/TTTC/TTTG-3'。

  • 黏性末端 更易觸發(fā)同源重組修復(fù)(HDR),提升精準(zhǔn)編輯效率。


三、優(yōu)勢(shì)與應(yīng)用場(chǎng)景

(一)技術(shù)優(yōu)勢(shì)

  1. 多基因編輯高效性

    • 單一 crRNA 陣列可同時(shí)靶向多個(gè)基因,無需重復(fù)構(gòu)建 tracrRNA,適用于復(fù)雜通路調(diào)控。

  2. AT 富集基因組適配性

    • 對(duì)富含 AT 的基因組(如植物、寄生蟲)編輯效率顯著高于 Cas9。

  3. 低脫靶風(fēng)險(xiǎn)

    • 嚴(yán)格依賴 PAM 激活,且反式切割活性可關(guān)閉,全基因組脫靶率低于 Cas9。

  4. 遞送便捷性

    • 蛋白更小,更易包裝進(jìn) AAV 等病毒載體,適合體內(nèi)基因治療。

(二)核心應(yīng)用領(lǐng)域

應(yīng)用方向案例優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)
多基因敲除玉米中同步編輯 3 個(gè)抗旱基因,編輯效率 >60%crRNA 陣列簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)
精準(zhǔn)基因插入利用黏性末端增強(qiáng) HDR,實(shí)現(xiàn)人源 FIX 凝血yin子基因定點(diǎn)修復(fù)高保真修復(fù)
分子診斷結(jié)合反式切割活性開發(fā) 核酸檢測(cè)(CRISPR-DETECT)高靈敏度、無需 PCR 擴(kuò)增
抗病毒研究家蠶中編輯 BmNPV 病毒受體基因,抗病毒效率較 Cas9 提升 40%高效切割 AT 富集區(qū)
基因治療載體優(yōu)化Cas12b(更小變體)脫靶率較 Cas9 降低 50%,適合臨床高安全性遞送


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