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张博教授作“第二大类CRISPR-Cas系统的结构与工作机理研究”学术分享
发布时间:2023-04-08      作者:    点击:[]    分享到:

4月6日中午,生命科学与医学部第五十四期木香学术沙龙于博望报告厅顺利举行,邀请张博老师作为主讲嘉宾进行学术分享,一百多位学部师生参加,报告由李方民老师主持。

(李方民老师致开场词)

张博老师围绕CRISPR-Cas系统的重要性;CRISPR-Cas系统发挥功能的三个阶段及功能分类;第二大类II型: CRISPR-Cas9系统;第二大类V型: CRISPR-Cas12系统;第二大类VI型: CRISPR-Cas13系统及未来展望七大主要内容展开学术分享。

(张博老师进行学术分享)

张博老师首先介绍了CRISPR-Cas系统从其发现到当前的研究历程,自2012年CRISPR-Cas9系统被开发成强大的基因编辑工具以来,其使用呈爆炸式增长;该技术成为将生命科学带入一个新时代的有利引擎,同时也在多方面为人类带来了巨大益处。张老师着重介绍了两位杰出的科学家Jennifer A. Doudna 和 Emmanuelle Charpentier,她们由于开创了革命性的基因编辑技术,于2020年被授予诺贝尔化学奖。这项技术的出现使得研究人员可以对DNA序列进行特异性切割,为科研工作者开展实验及医学工作者攻克疾病提供了一种强大的工具。

(现场师生认真听讲)

随后,张博老师主要介绍了第二大类CRISPR-Cas系统的分类,包括三大类别:II型CRISPR-Cas9系统、V型CRISPR-Cas12系统以及VI型CRISPR-Cas13系统,同时介绍了不同系统的剪切特点、作用机制及主要家族成员特征,其中各大类别的家族成员加工前体crRNA(pre-crRNA)的方式、识别PAM的机制等诸多方面存在明显的不同之处。张博老师详细介绍了V型CRISPR-Cas12c1系统识别sgRNA、靶DNA,切割靶DNA的分子机理;并介绍了Cas12g作为一种核糖核酸酶(RNase),表现出RNA指导的靶向切割单链RNA的活性,以及附带的非特异性切割单链RNA或单链DNA的活性。

接着,张博老师指出CRISPR-Cas系统在未来有待深入研究的重要问题:(1)如何通过分子进化等方法改造Cas12家族蛋白来识别更广泛的PAM序列以满足不同核酸序列的DNA编辑工作;(2)如何通过嵌合多种转录因子或表观遗传学修饰因子来改造Cas12家族蛋白以达到对特定基因的表达进行调控;(3)如何深入理解VI型Cas13家族的工作原理及相关辅助蛋白调控其RNA底物的切割能力。张博老师就以上重要问题进行了拓展,引导大家深入理解并思考第二大类CRISPR-Cas技术。

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(现场师生热烈讨论)

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(张博老师答疑解惑)

最后,在场师生进行了热烈的交流与讨论。张博老师耐心解答了老师同学们关于蛋白结构的多个问题,进一步指出通过冷冻电镜、X射线自由电子激光等先进技术获取生物大分子构象动态变化信息的可能。本次学术分享圆满结束。