Cas蛋白起催化作用,可以将新的外源DNA片段靶向插入CRISPR盒。然而,根据可特异性识别的编码序列的不同,Cas蛋白也分为多种。下面我们就结合图文一起来搞清楚Cas9/Cas12a/Cas12b/Cas13a/Cas13b/Cas14到底有哪些异同点吧!
1. Cas9
作用机制:Cas9蛋白能够和gRNA结合,诱导特定基因组靶序列处的双链断裂;还能在RNA的引导下,特异性地识别和切割DNA。其切割能力主要依赖于HNH和RuvC结构域。
结构形态:分子量约为160kDa,由1368个氨基酸组成。其结构包括核裁切结构域和SgRNA结合结构域。
具体应用:常用于基因治疗、分子诊断、抗体生产等领域。
2. Cas12a蛋白
作用机制:Cas12a作为一种2类核酸酶,可在crRNA的引导下找到PAM序列为TTTN的靶标位点,通过crRNA与靶标链的互补配对,实现对靶标双链DNA的特异性结合,再通过RuvC亚基切割双链DNA产生黏性末端,最后通过体内的DNA修复途径完成DNA的插入和删除等,从而进行gene编辑。
结构形态:分子量约为135kDa,是一种双端核酸酶,被包括在类似于髭毛状的结构中
结构可细分为REC和NUC叶,其中NUC叶缺少HNH结构域,但含有RuvC结构域。
具体应用:常用于基因编辑。
3. Cas12b蛋白
作用机制:与Cas12a不同,Cas12b蛋白需要crRNA和tracrRNA组合为SgRNA,在SgRNA的引导下特异性识别靶标单链DNA(SSDNA)或带PAM(TTN)序列靶标双链DNA(dSDNA),并对靶序列进行特异性切割,使dsDNA断裂并生成粘性末端。
结构形态:是一个多功能蛋白,包含RNA结合域、核酸酶域和DNA结合域。
具体应用:常用于DNA高灵敏度检测、基因编辑、转基因等研究领域。
4. Cas13a蛋白
作用机制:是RNA介导的内切核酸酶,在靶标RNA存在PFS序列的情况下,在单链向导crRNA引导下与靶RNA特定位点结合并切割。Cas13a识别并切割靶标RNA的同时,释放出强大的非特异性单链RNA反式切割活性,可高效切割体系中任意单链RNA。
结构形态:分子量约为140KDa,主要包含两个HEPN结构域。
具体应用:常用于基因特定转录本、非编码RNA、RNA碱基修饰等研究。
5. Cas13b蛋白
作用机制:Cas13b蛋白与成熟crRNA相关。CRISPR/Cas13b复合物搜索目标SSRNA后,在原间隔区fanking位点(PFS)的帮助下诱导SSRNA目标处的构象变化位点,将RNA定位于5’端,将PAM序列(NAN/NNA)定位于3’端,从而切割非特异性RNA。
结构形态:分子量约为140KDa,主要包含两个HEPN结构域。
具体应用:常用于基因编辑和诊断领域。
6. Cas14蛋白
作用机制:Cas14是一种内切核酸酶,能够在tracrRNA:CrRNA(或SgRNA)的引导下,特异结合并切割靶标SSDNA,并且不需要PAM位点。
结构形态:分子量约40~70KDa。Cas14有24个变异基因,可分为三个亚组(Cas14a~c)。且这些变异都存在预测的RuVC核酸酶结构域。
具体应用:常用于靶标核酸的分子检测。