RNA分子在哺乳动物细胞中发挥着不同的功能，包括将遗传信息从DNA转移到蛋白质，并通过与其他细胞成分的相互作用发挥不同的调节作用。8月3号，基因编辑大牛张锋团队等人在Cold Spring Harbor Perspectives in Biology上发表了题为CRISPR Tools for Systematic Studies of RNA Regulation的文章。该文章讨论了基于CRISPR技术对DNA和RNA的定向扰动是如何揭示对RNA调控的新见解的。首先，文章回顾CRISPR-CAS酶和利用这些系统的功能基因组学工具的基本原理.其次，探讨了这些新的微扰技术如何改变对RNA调控的研究，重点研究DNA调控元件和长非编码RNA(IncRNAs)的功能。第三，强调一种新兴的靶向RNA的CRISPR-Cas酶，通过提供直接干扰或测量RNA修饰和功能的工具，有可能催化RNA生物学的研究。这些工具共同推动了对哺乳动物细胞RNA功能和调控的系统研究。
通过RNA分子将遗传信息从DNA转移到蛋白质是由许多调控过程所控制的。其中包括控制RNA产生的DNA序列元件和DNA结合蛋白；控制RNA的降解、定位和翻译的RNA序列元件和RNA结合蛋白；以及引导和整合蛋白质效应器功能的长而小的非编码RNAs(IncRNAs)。
在过去的十年中，我们对RNA生物学的理解得到了许多进展，包括应用基于测序的技术来绘制RNA转录、修饰和RNA结合蛋白的位置。这些观察的速度远远超过了它们的功能特征的速度，因为RNA扰动的技术没有相当强大。因此，大多数观察到的序列、相互作用和修改的精确功能和机制仍不清楚。
DNA和RNA的编辑最新发展是基于CRISPR技术相关的酶，为有效地操纵特定的分子特征以测试其功能开辟了新的机会。就像20世纪70年代的重组DNA革命通过赋予我们在质粒中克隆和操纵人类基因的能力而引发了一波新的生物技术和对疾病生物学的洞察，基于CRISPR的工具开创了一个新的研究时代，通过在哺乳动物细胞中直接编辑DNA和RNA来了解人类基因和基因调控。
RNA调节的系统过程
一个用于基因组编辑和功能基因组学的CRISPR-CAS平台来自CRISPR-CAS系统的组件可以被设计和优化，以便能够对特定的DNA或RNA序列进行可编程的靶向。典型地，Cas蛋白(例如Cas9、Cas12a或Cas13)与定制的引导RNA结合，以建立能够在细胞类型中靶向DNA或RNA的核糖核酸蛋白复合物。
与早期的DNA编辑酶不同，CRISPR-Cas系统是由引导RNA和目标DNA或RNA之间的沃森-克里克碱基配对，通过调整引导RNA的序列，允许快速和灵活地重新编程。通过修改CAS蛋白或RNA指南，该系统可以用来招募其他分子以不同的方式作用于目标序列。与适当的细胞或分子分析相结合，这种灵活性使哺乳动物细胞中的系统正向和反向遗传研究成为可能。
CRISPR系统的结构和功能
利用CRISPR-CAS工具分析基因组和RNA调控为了阐明基于CRISPR的基因调控机制，研究人员对哺乳动物基因组中两类调控元件的功能进行了研究：(1)非编码DNA调控元件和(2)lncRNAs。这些例子说明了系统的CRISPR扰动如何在调控元素和对基因表达的影响之间建立因果关系，并确定在不同的细胞类型和不同的基因组位点中特定于上下文的功能的分子特征。
CRISPR用于研究非编码DNA元件的转录调控
新型CRISPR工具直接操纵RNA近年来，RNA靶向性CRISPR工具的引入，为研究RNA的直接调控和修饰开辟了一个新的应用领域。特别是，cas13系统提供了一种新的易于使用的技术工具箱来干扰RNA功能，克服了以前方法的局限性，例如用MS2循环对RNA进行外源标记。或Pumilio RNA结合蛋白的工程设计。
Cas13的RNA靶向应用
结语
CRISPR系统具有显著的多样性和灵活性，为创造性创新扩展CRISPR工具包提供了许多机会。进一步探索天然CRISPR系统，以及其他具有新功能的天然酶和系统，将有助于发现操纵RNA和DNA的新工具。CRISPR酶的定向进化和合理工程将扩大其通用性，提高其特异性。用额外的DNA或RNA修饰蛋白使CRISPR蛋白功能化，可以精确地扰乱人类细胞中各种不同的调节过程。
虽然治疗的发展努力主要集中在蛋白质编码基因的修饰上，但靶向DNA和RNA调控机制的方法可能被证明对某些指征是有利的。例如，具有细胞类型特异性活性的DNA增强剂的治疗靶向性，可以使基因功能在与疾病相关的细胞类型中得到更精确的调控。RNA靶向治疗方法可以对DNA水平难以操纵的实体进行特定的调控，如降解毒性重复扩增RNA。或选择性激活特定RNA异构体。
尽管CRISPR应用等方面仍有许多工作要做，但这些研究最终可能对细胞的调控机制和治疗人类疾病的新策略产生新的见解。
