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科技日报实习记者 宋迎迎 通讯员 朱涛 梁雅静

近日，中国科学院青岛生物能源与过程研究所（以下简称“中科院青岛能源所”）与德国弗莱堡大学相关团队合作，证实V-K型CRISPR相关转座酶（CAST）基因编辑系统在原生宿主蓝细菌中受控于一类新型MerR-type转录调控因子CvkR ，揭示了CAST基因编辑系统的内源转录调控机制。该研究对CAST系统原型工作模式的认识和基因编辑工具的开发优化具有重要意义，相关成果发表于《自然·通讯》杂志。

CRISPR-Cas基因编辑技术是本世纪颇具影响力的颠覆性创新技术，其发明者荣获2020年诺贝尔化学奖。当前已开发CRISPR-Cas基因编辑工具多依赖于靶点DNA双链切割，并需借助宿主自身的同源重组或者非同源末端连接DNA修复ST系统实现基因编辑，故该项技术存在脱靶效应和编辑效率低等瓶颈问题，限制了其在人类疾病治疗等关键领域的应用。开发更高效精准的、无需DNA双链断裂的基因编辑工具是该领域亟待解决的科学问题。

CAST系统可借助转座机制而非DNA双链断裂实现基因的靶向整合插入，在精准、多重、无痕编辑及大片段删除、插入等方向表现出巨大应用潜力，引起领域内多个顶尖团队的重点关注，但研究方向尚局限于其基因编辑能力的应用探索和核心组分蛋白结构的解析，对其内源调控机理知之甚少。

中科院青岛能源所与德国弗莱堡大学相关团队合作，选择了一类可以进行遗传操作的丝状蓝细菌鱼腥藻PCC 7120作为研究模式。基于全局性生物信息学分析，研究团队证实CvkR基因广泛存在于蓝细菌CAST系统，并通过遗传学分析证实CvkR在原生宿主中抑制CAST核心组分的表达。研究还借助生化实验，深度解析了CvkR靶标启动子的序列特征。研究人员介绍，该研究为未来新型位点特异性转座型基因编辑工具的开发奠定了重要的理论基础。