几年前，CRISPR技术的问世标志着科学界的一项重大突破。CRISPR源自细菌免疫系统的一个组成部分，能够精确切割双链DNA，使科学家能够修改植物、动物和人类的特定基因。这种精准性使CRISPR成为开发遗传性疾病和后天性疾病治疗方案的领先工具。
作品描绘了新型Ssn酶家族中不同细菌同源物对不同单链DNA序列的切割过程。图片来源：Ella Maru Studio
最近，法国国立科学研究所 (INRS)的弗雷德里克·韦里耶 (Frédéric Veyrier) 教授及其团队开发了一种基于 Ssn 酶家族的新型基因工具。与 CRISPR 不同，该工具仅靶向和切割单链 DNA，从而将基因编辑的特异性提升到了一个新的水平。他们的研究成果最近发表在《自然通讯》杂志上。这一重大突破揭示了一种关键的遗传机制，可能会彻底改变众多生物技术应用。
单链DNA不如双链DNA常见。它常见于某些病毒中，并在某些生物过程中发挥关键作用，例如细胞复制或修复。单链DNA也用于许多技术（测序、基因编辑、分子诊断、纳米技术）。
迄今为止，还没有任何内切酶（切割 DNA 的酶）被描述为专门针对单链 DNA 序列，这对基于此类 DNA 的技术的发展构成了障碍。
现在，Veyrier 教授的团队首次在实验室中发现了一类能够切割单链 DNA 中特定序列的酶家族：Ssn 内切酶家族。
为了实现这一目标，INRS阿尔芒-弗拉皮尔桑特生物技术研究中心的研究团队首先鉴定了GIY-YIG超家族中一个名为Ssn的新核酸内切酶家族。更具体地说，研究人员重点研究了脑膜炎奈瑟菌（又称脑膜球菌）中的一种酶。该研究针对的酶对遗传物质的交换和改变至关重要，而遗传物质的交换和改变又影响着生物的进化。
“在研究过程中，我们发现它能够识别一种在细菌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着关键作用。这种相互作用直接影响着细菌基因组的动态，”基因组细菌学和进化专家Veyrier教授解释道。
除了这一基础发现外，INRS的研究科学家还发现了数千种其他类似的酶。“我们证明它们能够识别并特异性地切割自身的单链DNA序列。因此，数千种酶都具备这种特性，并且各有其特异性，”Veyrier教授团队的博士后研究员、该研究的共同第一作者Alex Rivera-Millot补充道。
这些结果代表了DNA识别和交换的新工具，意义重大。它们为生物学和医学领域的许多新应用铺平了道路。一方面，了解这一机制有助于更好地控制相关细菌及其相关感染。
另一方面，单链DNA特异酶的发现使得开发更精确、更高效的基因操作工具成为可能。这可以改进基因编辑、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，例如病原体检测或用于医疗和治疗目的的基因操作。
所有这些途径都为解决许多健康问题带来了巨大的希望。目前，这项研究的成果正在申请专利。
编译自/scitechdaily.com
