CRISPR代表一种原核适应性免疫系统，可提供对入侵的遗传分子的后天抵抗力。人工CRISPR系统是一个高度多样化的群体，通常由两个重要组成部分组成：CRISPR相关蛋白（Cas）和指导RNA（gRNA）。迄今为止，CRISPR / Cas9系统已被广泛用作细胞中的基因组编辑工具。与Cas9相比，Cas13a（也称为C2c2）具有几个独特的属性，这些属性进一步扩展了CRISPR工具箱。尽管CRISPR技术前景光明，但不受控制的CRISPR系统可能会产生不可预测的脱靶效应。在这方面，已经通过使用修饰的Cas9蛋白和修饰的gRNAs开发了用于提高CRISPR特异性的一些重要方法。减轻脱靶效应的另一种重要方法是对这些系统施加外部控制。近年来，已经在生物系统中进行了蛋白质的化学调节。根据光诱导的蛋白质二聚化，已经取得了重大进展。重要的是，光敏基团已被用于以优异的特异性操纵活细胞中Cas9蛋白的功能。尽管这些光遗传学方法具有空间局部激活的优势，但它限制了在制备和加工过程中需要进行基因工程和保护轻度不稳定的蛋白质的局限性。控制CRISPR功能的靶向gRNA工程尚待探索。
近日，武汉大学周翔等在Nature Communications上发表题为“Conditional control of RNA-guided nucleic acid cleavage and gene editing”的文章，发现叠氮基甲基烟酰胺基（AMN）基团的共价连接有效地阻断了gRNA和CRISPR系统的功能。
Cas9是一种在化脓性链球菌中发现的RNA指导的DNA核酸内切酶，可基于gRNA定义的序列产生位点特异性双链断裂。通过体外转录用T7 RNA聚合酶设计并合成靶向两种不同GFP（绿色荧光蛋白）序列的gRNA。然后进行了初步研究以化学掩盖此gRNA构建体。反应淬灭后，通过乙醇沉淀回收gRNA产物，并进行变性电泳。在该测定中，迁移较慢的条带表示具有酰化作用的较高分子量的gRNA。接下来要解决的一个重要问题是，gRNA的酰化是否可以抑制CRISPR / Cas9的功能。为了证明特异性，我们进行了针对不同GFP片段的体外DNA裂解测定。根据观察结果，酰化作用有效地阻断了位点特异性DNA的裂解。研究人员希望确定灭活gRNA所需的gRNA加合物的比例。从理论上讲，核糖2'-OH酰化伴随着160 Da分子量（MW）的增加，对应于一个AMN加合物，这意味着两个AMN加合物的MW大致等于一个核碱基的平均MW。对于1小时的掩蔽，通过将样品条带与RNA标记进行比较，可以清楚地识别多达8个AMN加合物。这些结果表明，需要修饰八个核苷碱基才能使102-nt gRNA失活。由于gRNA的指导序列的长度约为20-nt，因此预期在指导序列中会发生约两种修饰以使gRNA失活。
总之，原核生物使用称为CRISPR的重复基因组元件破坏入侵的遗传分子。尽管CRISPR系统已广泛用于DNA和RNA技术，但确实会发生某些不利影响。例如，组成型活性CRISPR系统可能导致脱靶效应的一定风险。该研究开发了合成的引导RNA（gRNA）的化学激活，以控制CRISPR系统。此外，研究人员完成了活细胞中基因编辑的条件控制。这项研究表明，将gRNA进行化学激活作为化学生物学的通用工具具有广阔的前景。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-019-13765-3
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