[发明专利]CRISPR-Cas12a酶和系统

说明书

涉及Cas效应蛋白，包含此类蛋白的融合蛋白，以及编码它们的核酸分子。用于核酸编辑例如基因或基因组编辑的复合物和组合物，其包含相关蛋白或融合蛋白，或编码它们的核酸分子。以及用于核酸编辑例如基因或基因组编辑的方法，其使用包含相关蛋白或融合蛋白。

技术领域

本发明涉及核酸编辑领域，特别是规律成簇的间隔短回文重复(CRISPR)技术领域。具体而言，本发明涉及Cas效应蛋白，包含此类蛋白的融合蛋白，以及编码它们的核酸分子。本发明还涉及用于核酸编辑(例如，基因或基因组编辑)的复合物和组合物，其包含本发明的蛋白或融合蛋白，或编码它们的核酸分子。本发明还涉及用于核酸编辑(例如，基因或基因组编辑)的方法，其使用包含本发明的蛋白或融合蛋白。

背景技术

CRISPR/Cas技术是一种被广泛使用的基因编辑技术，它通过RNA引导对基因组上的靶序列进行特异性结合并切割DNA产生双链断裂，利用生物非同源末端连接或同源重组进行定点基因编辑。

CRISPR/Cas9系统是最常用的II型CRISPR系统，它识别3’-NGG的PAM基序，对靶标序列进行平末端切割。CRISPR/Cas Type V系统是一类近两年新发现的CRISPR系统，它具有5’-TTN的基序，对靶标序列进行粘性末端切割，例如Cpf1,C2c1,CasX,CasY。然而目前存在的不同的CRISPR/Cas各有不同的优点和缺陷。例如Cas9,C2c1和CasX均需要两条RNA进行导向RNA，而Cpf1只需要一条导向RNA而且可以用来进行多重基因编辑。CasX具有980个氨基酸的大小，而常见的Cas9，C2c1,CasY和Cpf1通常大小在1300个氨基酸左右。此外，Cas9，Cpf1，CasX，CasY的PAM序列都比较复杂多样，而C2c1识别严谨的5’-TTN,因此它的靶标位点比其他系统容易被预测从而降低了潜在的脱靶效应。

总之，鉴于目前可获得的CRISPR/Cas系统都受限于一些缺陷，开发一种更稳健的、具有多方面良好性能的新型CRISPR/Cas系统对生物技术的发展具有重要意义。

发明内容

本申请的发明人经过大量实验和反复摸索，在微生物中发现了一种的Cpf1酶，又名Cas12a或SmCpf1。基于这一发现，本发明人开发了新的CRISPR/SmCpf1系统以及基于该系统的基因编辑方法。

Cas效应蛋白

因此，在第一方面，本发明提供了一种蛋白，其具有SEQ ID NO：1所示的氨基酸序列或其直系同源物、同源物、变体或功能性片段；其中，所述直系同源物、同源物、变体或功能性片段基本保留了其所源自的序列的生物学功能。

在本发明中，上述序列的生物学功能包括但不限于，与导向RNA结合的活性、核酸内切酶活性、在导向RNA引导下与靶序列特定位点结合并切割的活性。

在某些实施方案中，所述直系同源物、同源物、变体与其所源自的序列相比具有至少95％、至少96％、至少97％、至少98％、或至少99％的序列同一性。

在某些实施方案中，所述直系同源物、同源物、变体与SEQ ID NO：1所示的序列相比具有至少95％、至少96％、至少97％、至少98％、或至少99％的序列同一性，并且基本保留了其所源自的序列的生物学功能(例如，与导向RNA结合的活性、核酸内切酶活性、在导向RNA引导下与靶序列特定位点结合并切割的活性)。

在某些实施方案中，所述蛋白是CRISPR/Cas系统中的效应蛋白。在某些实施方案中，所述蛋白来源于Smithella sp.M82。在某些实施方案中，所述蛋白是来源于Smithellasp.M82的Cas蛋白。

在某些实施方案中，本发明的蛋白包含选自下列的序列，或由选自下列的序列组成：

(i)SEQ ID NO：1所示的序列；