非編碼RNA是指不編碼蛋白質(zhì)的RNA。真核生物的非編碼RNA廣泛參與了關(guān)鍵性細(xì)胞功能的調(diào)控。隨著測序技術(shù)的飛速發(fā)展，研究者們發(fā)現(xiàn)了越來越多的新型非編碼RNA，比如lncRNA、環(huán)狀RNA、piRNA等等。非編碼RNA的豐度、保守性、結(jié)構(gòu)和功能多樣性，不僅豐富了我們的細(xì)胞生物學(xué)知識(shí)，還挑戰(zhàn)了我們一直以來對真核生物基因組的認(rèn)識(shí)。
介紹了一個(gè)以CRISPR-Cas9為基礎(chǔ)的基因組靶向技術(shù)，CRISPR-Display。細(xì)菌一直在與病毒或入侵核酸進(jìn)行斗爭，為此它們演化出了多種防御機(jī)制，CRISPR/Cas適應(yīng)性免疫系統(tǒng)就是其中之一。規(guī)律成簇的間隔短回文重復(fù)CRISPR與內(nèi)切酶Cas9的組合，可以在引導(dǎo)RNA的指引下，靶標(biāo)并切割入侵者的遺傳物質(zhì)。
在CRISP-Disp系統(tǒng)中，失去催化活性的dCas9作為可編程的DNA結(jié)合蛋白，其特異性由引導(dǎo)RNA決定，gRNA上融合有異源的效應(yīng)結(jié)構(gòu)域。研究人員摸索出的gRNA-ncRNA融合方法，能將非編碼RNA帶到特定DNA位點(diǎn)，同時(shí)不影響dCas9的功能和活性。
對合成生物學(xué)研究者來說，CRISP-Disp的靈活性、模塊化和多重化特性是很有吸引力的。據(jù)介紹，CRISP-Disp系統(tǒng)可以容納約4.8 kb的RNA結(jié)構(gòu)域，這相當(dāng)于天然lncRNA的長度。除了lncRNA以外，研究人員還對各種天然和人工非編碼RNA進(jìn)行了測試。研究表明，gRNA可以偶聯(lián)多個(gè)非編碼RNA結(jié)構(gòu)域，這些結(jié)構(gòu)域可以同時(shí)且獨(dú)立的起作用。用CRISP-Disp招募RNA-蛋白復(fù)合體到特定位點(diǎn)，可以設(shè)計(jì)出復(fù)雜的基因調(diào)控回路。
除了合成生物學(xué)應(yīng)用，CRISP-Disp還是一個(gè)研究非編碼RNA功能的強(qiáng)大工具，包括近來備受關(guān)注的lncRNA。盡管人們?yōu)榱死斫?/span>lncRNA的功能和作用機(jī)制已經(jīng)做出了很多努力，但能夠全面靶標(biāo)和分析lncRNA的平臺(tái)并不多，還有很多問題沒有得到解答。
還有一些非編碼RNA也涉及了基因表達(dá)的激活。舉例來說，在很多情況下基因表達(dá)需要增強(qiáng)子區(qū)域轉(zhuǎn)錄的RNA。然而，我們至今還不清楚eRNA究竟是如何起作用的，比如它可能改變DNA的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，讓增強(qiáng)子和啟動(dòng)子靠近。如果eRNA的激活功能是其序列的內(nèi)在特性，那么將它添加到CRISP-Disp系統(tǒng)中就可以活化位置的任何基因。但就目前的研究結(jié)果來看，eRNA并沒有在這個(gè)體系中起到強(qiáng)力的基因激活作用。這些結(jié)果支持了之前人們提出的假說，該假說認(rèn)為eRNA可能是基因座特異性增強(qiáng)子復(fù)合體中的一個(gè)元件。
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