基因编辑新突破：科学家发现可靶向切割单链DNA的酶家族

Discovery of the widespread site-specific single-stranded nuclease family Ssn

一个INRS团队发现了一个新的酶家族，能够诱导单链DNA的靶向切割。

　　

加拿大国家科学研究所以色列分校（INRS）的一个团队发现了一种新的酶家族，能够对单链DNA进行靶向切割。

几年前，一种被称为CRISPR的技术的出现是科学界的重大突破。这种技术是从细菌免疫系统的一个衍生物中开发出来的，能够切割脱氧核糖核酸（DNA）中的双链核苷酸。这使得人们可以在植物、动物和人类细胞中特异性地修改目标基因。最终，CRISPR成为寻找获得性或遗传性疾病治疗方法的首选方法。

最近，加拿大国家科学研究所以色列分校的弗雷德里克·弗雷尔（Frédéric Veyrier）教授及其团队开发了一种基于特定酶家族Ssn的新遗传工具，该工具允许仅在单链DNA中诱导靶向切割。

他们的研究成果最近发表在《Nature Communications》杂志上。这一重大突破揭示了一个关键的遗传机制，可能会彻底改变众多生物技术应用。

单链DNA的关键作用

单链DNA比双链DNA少见，它通常存在于一些病毒中，并在某些生物过程中（如细胞复制或修复）发挥关键作用。单链DNA还被用于许多技术（测序、基因编辑、分子诊断、纳米技术）。

迄今为止，还没有一种能够特异性靶向单链DNA序列的核酸内切酶被描述过，这一直是基于这种DNA的技术发展的障碍。

现在，Veyrier教授的团队首次在实验室中发现了一种能够切割单链DNA特定序列的酶家族：Ssn核酸内切酶家族。

为了实现这一目标，加拿大国家科学研究所以色列分校阿曼德·弗拉皮耶生物技术研究中心的研究团队首先对GIY-YIG超家族中的一个新核酸内切酶家族Ssn进行了特征描述。更具体地说，研究人员专注于脑膜炎奈瑟菌（也称为脑膜炎球菌）中的一种酶。研究中针对的这种酶对于遗传物质的交换和改变至关重要，这影响了进化。

“在研究中，我们发现它识别了在其基因组中多次出现的特定序列，并在细菌的自然转化中发挥关键作用。这种相互作用直接影响细菌基因组的动态。”——Veyrier教授，基因组细菌学和进化专家。

除了这一基础发现外，加拿大国家科学研究所以色列分校的研究科学家还发现了数千种其他类似的酶。“我们证明了它们能够识别并特异性切割自己的单链DNA序列。因此，数千种酶具有这种特异性。”Veyrier教授团队的博士后研究员、该研究的共同第一作者亚历克斯·里维拉-米洛特补充道。

不可否认的健康研究优势

这些代表了新的DNA识别和交换工具的研究成果意义重大。它们为生物学和医学中的许多新应用铺平了道路。一方面，理解这一机制可以帮助更好地控制相关细菌及其感染。另一方面，发现针对单链DNA的特异性酶使得开发更精确、更有效的遗传操作工具成为可能。这可以改善基因编辑、DNA检测和分子诊断的方法。这些酶还可以用于各种医疗和工业应用中的DNA检测和操作，如病原体检测或用于医疗和治疗目的的遗传操作。

所有这些途径都为解决许多健康问题带来了巨大希望。目前，这项工作的成果已申请专利。