发布时间:2025-10-10 阅读次数:10 来源:环境科学与工程系
近日,中国科学技术大学环境科学与工程系在CRISPR-Cas12a调控与应用方面取得新进展,相关研究以“Tailoring Cas12a Functionality with a User-Friendly and Versatile crRNA Variant Toolbox”为题,发表于Nature Communications。
CRISPR-Cas系统作为当前最为高效、便捷的核酸定位与切割工具之一,已在基因编辑和分子诊断等领域得到广泛应用,并在环境科学研究中展现出巨大的潜力,例如废水流行病学、污染物的快速检测、环境功能微生物的解析与改造等。然而,现有Cas蛋白往往存在性能单一、调控受限等问题,难以充分满足各类复杂场景的多样化需求。在本项研究中,团队系统性揭示了crRNA直接重复(direct repeat, DR)序列的变化对Cas12a功能的影响。据此,他们提出并验证了一种通过突变crRNA DR区实现Cas12a功能灵活调控的新策略。研究人员设计并筛选了288个crRNA突变体,最终构建了由7个代表性突变体组成的crRNA变体工具箱。进一步的体内外表征与功能验证表明,该工具箱为Cas12a性能的多维度调控提供了一种高效、通用且易于使用的手段。基于该工具箱,研究团队成功开发了多种创新应用工具,包括免受泄露表达干扰的基因表达水平调控系统、具备可控编辑窗口的精准碱基编辑器、高效率的同源重组介导基因组编辑平台,以及快速、准确、具备半定量能力的一锅法核酸检测体系。这些工具不仅显著扩展了Cas12a的应用边界,也为环境功能微生物研究与改造、环境病原体监测与溯源等提供了一整套可调、可控、可选的解决方案。
图 crRNA工具箱调控Cas12a活性并提升其应用表现
该工作得到了国家自然科学基金等项目的支持。
论文链接:https://doi.org/10.1038/s41467-025-64010-z