Cas9: ゲノム編集技術CRISPR/Cas9に使われるヌクレアーゼ

protein_gene/c/cas9
5-20-2017 updated

  1. 概要: Cas9 とは
  2. Cas9 の構造

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概要: Cas9 とは

Cas9 は DNA binding nuclease のファミリーで、それぞれのタンパク質は 900 - 1600 アミノ酸と異なるサイズをもっている (1)。バクテリアの type II CRISPR system に利用されるヌクレアーゼで、これを応用したゲノム編集技術である CRISPR/Cas9 で利用される。


Cas9 の構造

Cas9 には、以下のドメインが含まれる (1)。

RNA binding domain
REC:
α-helical recognition lobe

さらに RuvC と HNH nuclease domains に分かれる (2)。

HNH は crRNA に相補的な DNA 鎖を切断するドメインである (1)。こちらは 1 つのドメインである (2)。

RuvC はもう一方の DNA 鎖を切断する。 (1)。RuvC はさらに 3 つのサブドメインに分けられる。RuvC I は N 末端側に位置し、RuvC II と RuvC III は分子中央付近にある (2)。

PAM-interacting site

標的 DNA またはガイド RNA に結合していない Cas9 では、HNH domain が RuvC domain によってブロックされている (1)。これが非特異的な DNA の切断を防ぐ機構として働いている。

Off-target effects は、ガイド RNA と標的 DNA の間にミスマッチが許容されることで生じる。これについては、様々な配列のガイド RNA を使って検討した論文がたくさんあるようだ (1)。しかし、off-target を予測することは現時点では不可能で、これがヒトに CRISPR/Cas9 を応用する際の問題となっている。

複数の sgRNA を同時に導入することで、一度に複数箇所を edit できる (1)。

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References

  1. Pellagatti et al. 2015a (Review). Application of CRISPR/Cas9 genome editing to the study and treatment of disease. Arch Toxicol 89, 1023-1034.
  2. Hsu 2014a (Review). Development and applications of CRISPR-Cas9 for genome engineerging. Cell 157, 1262-1278.

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