来，我们介绍一种热稳定的Cas9核酸酶

目前的Cas9蛋白都分离自嗜温细菌，比如，SpCas9来自化脓链球菌。这些Cas9蛋白在高温下无法很好地发挥作用，因此只能委屈嗜热细菌在较低的温度下生长。幸好，加州大学伯克利分校的Jennifer Doudna实验室最近发现了一种热稳定的Cas9核酸酶——GeoCas9。

　　

CRISPR/Cas9是一种强大的技术，适用于多个物种的基因组编辑，但不包括嗜热细菌。目前的Cas9蛋白都分离自嗜温细菌，比如，SpCas9来自化脓链球菌（Streptococcus pyogene）。这些Cas9蛋白在高温下无法很好地发挥作用，因此只能委屈嗜热细菌在较低的温度下生长。幸好，加州大学伯克利分校的Jennifer Doudna实验室最近发现了一种热稳定的Cas9核酸酶——GeoCas9。

Jennifer Doudna的名字想必大家都不陌生。她是基因组编辑领域的先驱之一，曾率先发表文章，证明CRISPR/Cas9系统可作为一种可编程的DNA编辑工具。几年来，她的团队在各大杂志上发表了多项成果，而她创办的Intellia Therapeutics基因编辑公司也已经上市。

这一次，Jennifer Doudna率领的团队不打算改造Cas9，而希望找到一种天然存在的。他们在整合的微生物基因组（IMG）数据库中挖掘信息，很快从嗜热脂肪地芽抱杆菌（Geobacillus stearothermophilus）发现了GeoCas9蛋白。这种嗜热菌在30-74 °C的温度下生长，最佳生长温度在55°C。

表1：SpCas9与GeoCas9的比较

	SpCas9	GeoCas9
大小	1368个氨基酸	1087个氨基酸
PAM序列	NGG	CRAA (R = A or G)
间隔序列长度	20 nt	22 nt
最佳活性温度范围	35-45°C	50-70°C
适合哺乳动物细胞？	适合	适合
血浆中的稳定性	差	好

GeoCas9的优势

GeoCas9的主要优势在于它能够容忍的温度比SpCas9更高。研究人员通过两组实验检测了GeoCas9的热稳定性。第一组实验表明，GeoCas9 RNP在高温处理后仍然保持活性。第二组实验发现，当反应在高温下进行时，GeoCas9 RNP也能够切割底物。在这两种情况下，GeoCas9的表现都优于SpCas9。

除了比较耐热，GeoCas9同样能够在哺乳动物的细胞中引入基因组编辑。研究人员将GeoCas9或SpCas9 RNP以及向导RNA转染到HEK293细胞，来检验GeoCas9的编辑效果。他们发现，在这两种情况下，GeoCas9和SpCas9具有相似的编辑水平。

此外，GeoCas9在人体血浆中的寿命更长。为了证明血浆稳定性，研究人员在稀释的人体血浆中加入SpCas9和GeoCas9，在37°C孵育8小时。之后添加底物并测定酶的活性。SpCas9被10%的血浆抑制，而GeoCas9在高达30%的血浆中仍然有活性。

研究人员认为，GeoCas9的发现拓宽了CRISPR应用的温度范围。现在一些需要高温反应条件的应用也能够实现高效的基因组编辑。同时，GeoCas9的血浆稳定性表明它有望用于活体应用。（生物通 余亮）

原文检索

A thermostable Cas9 with increased lifetime in human plasma

doi: https://doi.org/10.1101/138867