脂肪减少24％，基因编辑的瘦猪肉你要来一口吗？ _小知识

文章插图

我要买瘦肉（图片来自网络）
“老板，这块猪肉太肥了，还有没有瘦点的？”这样的对话大概可以永远消失在菜市场了。
23日，中国科学家宣布，他们通过新一代基因编辑工具CRISPR，向猪细胞内插入一种叫解偶联蛋白1（UCP1）的基因，减少脂肪沉积，增加瘦肉率，培育出一批健康的瘦肉猪，比正常猪脂肪少24％。
俗话说民以食为天，科学家和创业者们一直对“吃”充满热情，那么此次的瘦肉猪是怎样培育出来的呢？这就要依靠CRISPR/Cas9技术解决了。

文章插图

CRISPR/Cas9技术
“基因编辑技术”，顾名思义，能够让人类对目标基因进行“编辑”，实现对特定DNA片段的敲除、加入等。 CRISPR/Cas9则是继“锌指核酸内切酶（ZFN）”、“类转录激活因子效应物核酸酶（TALEN）”之后出现的第三代“基因组定点编辑技术” 。
其成本低、制作简便、快捷高效的优点，让它迅速风靡于世界各地的实验室，成为科研、医疗等领域的有效工具，更被认为能够在活细胞中最有效、最便捷地“编辑”任何基因。

文章插图

CRISPR/Cas9技术（图片来自网络）
CRISPR/Cas系统的工作原理
那么，这么厉害的技术，是如何操作的呢？
在细菌的基因组上，存在着串联间隔排列的“重复序列”，这些重复序列相对保守，我们称之为CRISPR序列（Clustered Regularly Interspersed Short Palindromic Repeats—成簇的规律间隔的短回文重复序列）。
1.“记录”入侵者档案
其中的“间隔序列”来源于病毒或外源质粒的一小段DNA，是细菌对这些外来入侵者的“记录” 。

文章插图

CRISPR序列示意图，其中，菱形框表示高度可变的间隔序列，正方形表示相对保守的重复序列
病毒或外源质粒上，存在“原间隔序列”， “间隔序列”正是与它们互相对应。 “原间隔序列”的选取并不是随机的，这些原间隔序列的两端向外延伸的几个碱基往往都很保守，我们称为PAM（Protospacer adjacent motifs-原间隔序列临近基序）。
当病毒或外源质粒DNA首次入侵到细菌体内时，细菌会对外源DNA潜在的PAM序列进行扫描识别，将临近PAM的序列作为候选的“原间隔序列”，将其整合到细菌基因组上CRISPR序列中的两个“重复序列”之间。这就是“间隔序列”产生的过程。
2、打击二次入侵者
当外源质粒或病毒再次入侵宿主菌时，会诱导CRISPR序列的表达。同时，在CRISPR序列附近还有一组保守的蛋白编码基因，称为Cas基因。
CRISPR序列的转录产物CRISPR RNA和Cas基因的表达产物等一起合作，通过对PAM序列的识别，以及“间隔序列”与外源DNA的碱基互补配对，来找到外源DNA上的靶序列，并对其切割，降解外源DNA 。这也就实现了对病毒或外源质粒再次入侵的免疫应答。

文章插图

CRISPR/Cas9技术工作示意图
（tracrRNA/crRNA二元复合体指导Cas9蛋白寻找并切断靶点双链DNA，其中蓝色部分为Cas9蛋白，图片来源网络）
正是基于细菌的这种后天免疫防御机制， CRISPR/Cas9技术应运而生，从而科学家们利用RNA引导Cas9核酸酶实现对多种细胞基因组的特定位点进行修饰。