原间隔序列邻近基序(PAM)
/ PAM, rhymes with 'jam' /
PAM是CRISPR-Cas9运作中一个虽小却关键的细节,它解答了一个巧妙的谜题:细菌的CRISPR系统如何避免攻击自己存档的病毒记忆?毕竟,向导RNA的序列本身就写在细菌的基因组里,那Cas9为何不切那里?PAM便是答案——而对我们来说,它则变成了对可编辑位置的一种约束。
PAM是「原间隔序列邻近基序」的缩写。它是一段极短的DNA信号——对来自化脓性链球菌的常用Cas9而言,就是 5'-NGG-3',意思是任意一个碱基后接两个G——它必须紧挨在被攻击DNA中的目标序列旁边。除非Cas9先在某位点旁认出一个PAM,否则它根本不会去解旋、核对该位点。关键在于,细菌自身CRISPR阵列中存档的记忆旁边缺少这个PAM,所以Cas9对细菌自己的DNA置之不理,只切带有PAM的入侵DNA。PAM由Cas9蛋白质直接接触DNA来识别,而非由向导RNA。
对基因组编辑而言,这意味着你并不能随处切割——你选定的目标旁边必须有一个合适的PAM。对标准Cas9来说,合用的NGG位点足够常见,故这通常只是个小麻烦,但确实排除了一些位点。这也是研究者去寻找和改造具有不同PAM要求的Cas蛋白(有些需要别的短基序,从而拓宽可达位点)的原因之一,以扩大CRISPR能瞄准的范围。PAM也是该系统具有特异性的一部分原因:一段20字母的匹配若旁边没有PAM,就会被径直忽略。
对常用Cas9来说,只有当DNA读作 ……[20字母匹配]NGG…… 时目标才有效——紧邻下游的NGG(任一碱基,再两个G)就是允许切割的PAM。
没有PAM就不切——即使是完美的20字母匹配也会被忽略。
PAM位于目标DNA中,而非向导RNA里,并由Cas9蛋白质读取。忘记位点旁必须存在PAM,是某个选定目标实际无法被切割的常见原因。