原間隔序列鄰近基序(PAM)
/ PAM, rhymes with 'jam' /
PAM是CRISPR-Cas9運作中一個雖小卻關鍵的細節,它解答了一個巧妙的謎題:細菌的CRISPR系統如何避免攻擊自己存檔的病毒記憶?畢竟,嚮導RNA的序列本身就寫在細菌的基因組裡,那Cas9為何不切那裡?PAM便是答案——而對我們來說,它則變成了對可編輯位置的一種約束。
PAM是「原間隔序列鄰近基序」的縮寫。它是一段極短的DNA信號——對來自化膿性鏈球菌的常用Cas9而言,就是 5'-NGG-3',意思是任意一個鹼基後接兩個G——它必須緊挨在被攻擊DNA中的目標序列旁邊。除非Cas9先在某位點旁認出一個PAM,否則它根本不會去解旋、核對該位點。關鍵在於,細菌自身CRISPR陣列中存檔的記憶旁邊缺少這個PAM,所以Cas9對細菌自己的DNA置之不理,只切帶有PAM的入侵DNA。PAM由Cas9蛋白質直接接觸DNA來辨識,而非由嚮導RNA。
對基因組編輯而言,這意味著你並不能隨處切割——你選定的目標旁邊必須有一個合適的PAM。對標準Cas9來說,合用的NGG位點足夠常見,故這通常只是個小麻煩,但確實排除了一些位點。這也是研究者去尋找和改造具有不同PAM要求的Cas蛋白(有些需要別的短基序,從而拓寬可達位點)的原因之一,以擴大CRISPR能瞄準的範圍。PAM也是該系統具有特異性的一部分原因:一段20字母的匹配若旁邊沒有PAM,就會被徑直忽略。
對常用Cas9來說,只有當DNA讀作 ……[20字母匹配]NGG…… 時目標才有效——緊鄰下游的NGG(任一鹼基,再兩個G)就是允許切割的PAM。
沒有PAM就不切——即使是完美的20字母匹配也會被忽略。
PAM位於目標DNA中,而非嚮導RNA裡,並由Cas9蛋白質讀取。忘記位點旁必須存在PAM,是某個選定目標實際無法被切割的常見原因。