[发明专利]一种Cas9核酸酶Q920P及其用途

说明书

本发明属于生物技术领域，具体涉及一种Cas9核酸酶及用途。本发明的Cas9核酸酶（Cas9‑Q920P），具有Cas9核酸酶活性，适用于CRISPR/Cas9系统，所述Cas9核酸酶（Cas9‑Q920P）是将野生型Cas9核酸酶第920位谷氨酰胺突变成脯氨酸获得。采用所述Cas9核酸酶（Cas9‑Q920P）对DNA双链进行切割可产生突出断裂末端，以补平连接的方式可加入与突出断裂末端互补的碱基，能够实现对基因组DNA片段的特定位置的精准编辑。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及一种Cas9核酸酶Q920P及用途。

背景技术

自从人类基因组计划(Human Genome Project)和DNA元件百科全书(Encyclopedia of DNA Elements)项目的完成，科学家们分析和鉴定了大量的基因组中的基因和DNA调控元件[1,2]。在基因表达调控中起重要作用的DNA调控元件包括启动子、增强子、沉默子和绝缘子等。然而，多数调控元件的功能并没有得到实验的验证和阐明[2-8]。探索基因和DNA 调控元件的功能，可以通过遗传学DNA片段编辑来进行研究。

早期的基因编辑和基因功能修饰是通过基因转座和转基因实现的[9-14]。伴随测序技术的发展反向遗传学被应用于对基因组进行特定的突变[15,16]。特别是依赖于同源重组的基因打靶小鼠迅速地被应用到科学研究中[15,17,18]。此外，在小鼠和斑马鱼中DNA片段的反转和重复被应用于去研究特定的基因组结构变化[19-24]。

近几年，源于细菌和古菌的Ⅱ型成簇规律间隔短回文重复系统[Clusteredregularly interspaced short palindromic repeats(CRISPR)/CRISPR-associatednuclease 9(Cas9)， CRISPR/Cas9]是新兴基因组编辑技术[25-27]，由于它设计简单和操作方便，迅速地被应用到真核基因组编辑。我们利用CRISPR/Cas9系统在人细胞系和小鼠中实现了DNA片段遗传编辑(删除、反转和重复)[28]。通过Cas9和两个sgRNAs在基因组中进行两个位点靶向断裂后在CtIP等蛋白参与的修复系统作用下可以实现DNA片段的删除、反转(倒位)、重复、易位和插入(如果提供供体)等[29-32]。通过对DNA片段编辑的遗传操作，能够用来研究原钙粘蛋白和珠蛋白的基因表达调控和三维基因组结构[28,31-33]。

目前可以通过CRISPR/Cas9系统实现DNA片段的编辑，但是对于深入研究特定DNA区段的精准功能，有效地实现DNA片段的精准遗传编辑的Cas9核酸酶还有待发现。

发明内容

为了克服现有技术中所存在的问题，本发明的目的在于提供一种Cas9核酸酶及用途。

为了实现上述目的以及其他相关目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一方面，提供一种Cas9核酸酶(Cas9-Q920P)，具有Cas9核酸酶活性，适用于CRISPR/Cas9系统，所述Cas9核酸酶(Cas9-Q920P)是将野生型Cas9核酸酶第920 位谷氨酰胺突变成脯氨酸获得。

优选地，与野生型Cas9核酸酶相比，所述Cas9核酸酶(Cas9-Q920P)对目的基因组DNA片段进行切割时产生的突出断裂末端与钝断裂末端的比例不同。

优选地，所述野生型Cas9核酸酶为SpCas9。

进一步地，所述野生型Cas9核酸酶的氨基酸序列如SEQ ID NO.7所示。

优选地，所述Cas9核酸酶(Cas9-Q920P)含有如SEQ ID NO.9所示的氨基酸序列。

优选地，所述Cas9核酸酶(Cas9-Q920P)的氨基酸序列如SEQ ID NO.9所示。