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<div style="padding: 0 4%; line-height: 1.8; color: #1e293b; font-family: 'Helvetica Neue', Helvetica, 'PingFang SC', Arial, sans-serif; background-color: #ffffff; max-width: 1200px; margin: auto;"> <div style="margin-bottom: 30px; border-bottom: 1.2px solid #e2e8f0; padding-bottom: 25px;"> <p style="font-size: 1.1em; margin: 10px 0; color: #334155; text-align: justify;"> <strong>PAM</strong>(Protospacer Adjacent Motif,原间隔序列邻近基序)是靶向 DNA 序列下游紧邻的一段短核苷酸序列(通常为 2-6 bp),它是 <strong>[[CRISPR]]/Cas9</strong> 系统识别并切割 DNA 的先决条件。Cas9 蛋白必须首先结合 PAM,才能启动 DNA 双链的解旋并与 sgRNA 进行配对。如果靶位点附近没有特定的 PAM 序列,即使 sgRNA 完美互补,Cas9 也无法进行切割。在基因编辑应用中,PAM 的类型(如 <strong>NGG</strong>)直接限定了可编辑的基因组范围(Targeting Range),是设计 sgRNA 时的首要考量因素。 </p> </div> <div class="medical-infobox mw-collapsible mw-collapsed" style="width: 100%; max-width: 380px; margin: 0 auto 35px auto; border: 1.2px solid #bae6fd; border-radius: 12px; background-color: #ffffff; box-shadow: 0 8px 20px rgba(0,0,0,0.05); overflow: hidden;"> <div style="padding: 18px; color: #1e40af; background: linear-gradient(135deg, #e0f2fe 0%, #bae6fd 100%); text-align: center; cursor: pointer;"> <div style="font-size: 1.2em; font-weight: bold; letter-spacing: 1.2px; text-decoration: none;">PAM · 识别锚点</div> <div style="font-size: 0.75em; opacity: 0.85; margin-top: 4px; white-space: nowrap;">Recognition Motif Profile (点击展开)</div> </div> <div class="mw-collapsible-content"> <div style="padding: 30px; text-align: center; background-color: #f8fafc;"> <div style="display: inline-block; background: #ffffff; border: 1px solid #e2e8f0; border-radius: 8px; padding: 25px; box-shadow: 0 4px 6px rgba(0,0,0,0.04); color: #64748b; font-size: 0.9em;"> 核心逻辑:无 PAM = 不结合 = 不切割 </div> </div> <table style="width: 100%; border-spacing: 0; border-collapse: collapse; font-size: 0.95em;"> <tr> <th style="text-align: left; padding: 10px 15px; border-bottom: 1px solid #f1f5f9; color: #475569; background-color: #f8fafc; width: 40%;">经典序列</th> <td style="padding: 10px 15px; border-bottom: 1px solid #f1f5f9; color: #0f172a;"><strong>5'-NGG-3'</strong> (SpCas9)</td> </tr> <tr> <th style="text-align: left; padding: 10px 15px; border-bottom: 1px solid #f1f5f9; color: #475569; background-color: #f8fafc;">位置分布</th> <td style="padding: 10px 15px; border-bottom: 1px solid #f1f5f9; color: #0f172a;">位于非靶向链,紧邻靶序列 3' 端</td> </tr> <tr> <th style="text-align: left; padding: 10px 15px; color: #475569; background-color: #f8fafc;">生物学意义</th> <td style="padding: 10px 15px; color: #1e40af; font-weight: 600;">区分“自我”与“非我”</td> </tr> </table> </div> </div> <h2 style="background: #f1f5f9; color: #0f172a; padding: 10px 18px; border-radius: 0 6px 6px 0; font-size: 1.25em; margin-top: 40px; border-left: 6px solid #0f172a; font-weight: bold; text-decoration: none;">分子机制:Cas9 的“搜索引擎”</h2> <p style="margin: 15px 0; text-align: justify;"> Cas9 蛋白并非随机结合 DNA,而是像搜索引擎的爬虫一样,通过识别 PAM 序列来定位目标: </p> <ul style="padding-left: 25px; color: #334155;"> <li style="margin-bottom: 12px;"><strong>第一步:搜寻与锚定。</strong> Cas9-sgRNA 复合物在基因组 DNA 上快速滑动,通过蛋白内部的精氨酸基团(Arginine residues)特异性识别并结合 PAM 序列(如 NGG)。</li> <li style="margin-bottom: 12px;"><strong>第二步:解旋与验证。</strong> PAM 的结合触发 Cas9 构象改变,使其解开 PAM 上游的 DNA 双螺旋。随后,sgRNA 开始与 DNA 链进行碱基互补配对(R-Loop 形成)。只有当“种子区”(Seed Region)完美匹配时,Cas9 才会激活核酸酶活性进行切割。</li> <li style="margin-bottom: 12px;"><strong>第三步:避免自杀。</strong> 在细菌自身的 CRISPR 阵列中,间隔序列(Spacer)虽然与病毒序列一致,但其下游没有 PAM 序列。因此,Cas9 永远不会切割细菌自身的基因组,这是一种精妙的免疫耐受机制。</li> </ul> <h2 style="background: #f1f5f9; color: #0f172a; padding: 10px 18px; border-radius: 0 6px 6px 0; font-size: 1.25em; margin-top: 40px; border-left: 6px solid #0f172a; font-weight: bold; text-decoration: none;">不同核酸酶的 PAM 限制与突破</h2> <div style="overflow-x: auto; margin: 30px 0;"> <table style="width: 95%; margin: 0 auto; border-collapse: collapse; border: 1.2px solid #cbd5e1; font-size: 1em; text-align: left;"> <tr style="background-color: #f8fafc; border-bottom: 2px solid #0f172a;"> <th style="padding: 12px; border: 1px solid #cbd5e1; color: #0f172a; width: 20%;">核酸酶类型</th> <th style="padding: 12px; border: 1px solid #cbd5e1; color: #475569;">PAM 序列 (5'→3')</th> <th style="padding: 12px; border: 1px solid #cbd5e1; color: #1e40af;">特征与应用</th> </tr> <tr> <td style="padding: 10px; border: 1px solid #cbd5e1; font-weight: 600;">SpCas9 (经典)</td> <td style="padding: 10px; border: 1px solid #cbd5e1;"><strong>NGG</strong></td> <td style="padding: 10px; border: 1px solid #cbd5e1;">最常用,但在富含 AT 的区域难以找到靶点。</td> </tr> <tr> <td style="padding: 10px; border: 1px solid #cbd5e1; font-weight: 600;">SaCas9 (金葡菌)</td> <td style="padding: 10px; border: 1px solid #cbd5e1;"><strong>NNGRRT</strong></td> <td style="padding: 10px; border: 1px solid #cbd5e1;">蛋白极小,适合 <strong>[[AAV]]</strong> 包装,但 PAM 限制更严。</td> </tr> <tr> <td style="padding: 10px; border: 1px solid #cbd5e1; font-weight: 600;">Cas12a (Cpf1)</td> <td style="padding: 10px; border: 1px solid #cbd5e1;"><strong>TTTV</strong></td> <td style="padding: 10px; border: 1px solid #cbd5e1;">PAM 位于靶点 5' 端,适合富含 AT 的基因组区域。</td> </tr> <tr> <td style="padding: 10px; border: 1px solid #cbd5e1; font-weight: 600;">SpRY (工程化)</td> <td style="padding: 10px; border: 1px solid #cbd5e1;"><strong>NRN / NYN</strong> (近乎无PAM)</td> <td style="padding: 10px; border: 1px solid #cbd5e1;">打破了 PAM 限制,实现全基因组可编辑 (Genome-wide accessible)。</td> </tr> </table> </div> <h2 style="background: #f1f5f9; color: #0f172a; padding: 10px 18px; border-radius: 0 6px 6px 0; font-size: 1.25em; margin-top: 40px; border-left: 6px solid #0f172a; font-weight: bold; text-decoration: none;">对治疗性编辑的影响</h2> <p style="margin: 15px 0; text-align: justify;"> 在开发基因疗法(特别是<strong>[[碱基编辑]]</strong>和<strong>[[先导编辑]]</strong>)时,PAM 的位置至关重要: </p> <ul style="padding-left: 25px; color: #334155;"> <li style="margin-bottom: 12px;"><strong>编辑窗口(Editing Window):</strong> 碱基编辑器(Base Editor)只能修饰距 PAM 特定距离(通常是 13-17 bp)内的碱基。如果致病突变附近没有合适的 PAM,就无法进行修复。</li> <li style="margin-bottom: 12px;"><strong>变体开发:</strong> 为了解决“可及性”问题,David Liu 等团队开发了识别 NG、GAA 等非经典 PAM 的 Cas9 变体,使得实际上几乎所有的人类遗传突变都在可编辑范围内。</li> </ul> <div style="font-size: 0.92em; line-height: 1.6; color: #1e293b; margin-top: 50px; border-top: 2px solid #0f172a; padding: 15px 25px; background-color: #f8fafc; border-radius: 0 0 10px 10px;"> <span style="color: #0f172a; font-weight: bold; font-size: 1.05em; display: inline-block; margin-bottom: 5px;">参考文献与学术点评</span> <p style="margin: 12px 0; border-bottom: 1px solid #e2e8f0; padding-bottom: 10px;"> [1] <strong>Sternberg S H, et al. (2014).</strong> <em>DNA interrogation by the CRISPR RNA-guided endonuclease Cas9.</em> <strong>Nature</strong>. <br> <span style="color: #475569;">[学术点评]:揭示了 Cas9 识别 DNA 的三维结构变化,证明了 PAM 结合是 DNA 解旋和 RNA 链入侵(Strand Invasion)的绝对前提。</span> </p> <p style="margin: 12px 0; border-bottom: 1px solid #e2e8f0; padding-bottom: 10px;"> [2] <strong>Kleinstiver B P, et al. (2015).</strong> <em>Engineered CRISPR-Cas9 nucleases with altered PAM specificities.</em> <strong>Nature</strong>. <br> <span style="color: #475569;">[学术点评]:Keith Joung 团队通过定向进化改造了 Cas9,使其能识别 VQR、EQR 等非经典 PAM,显著扩展了 CRISPR 的工具箱。</span> </p> <p style="margin: 12px 0;"> [3] <strong>Walton R T, et al. (2020).</strong> <em>Unconstrained genome targeting with near-PAMless engineered CRISPR-Cas9 variants.</em> <strong>Science</strong>. <br> <span style="color: #475569;">[学术点评]:报道了 SpRY 变体,几乎完全摆脱了 PAM 序列的限制,理论上可以靶向基因组的任何位点。</span> </p> </div> <div style="margin: 40px 0; border: 1.5px solid #0f172a; border-radius: 8px; overflow: hidden; font-size: 0.95em;"> <div style="background-color: #0f172a; color: #ffffff; text-align: center; font-weight: bold; padding: 10px; letter-spacing: 1px;">PAM · 知识图谱关联</div> <div style="padding: 15px; background: #ffffff; line-height: 2.2; text-align: center; text-decoration: none;"> [[CRISPR]] • [[Cas9]] • [[sgRNA]] • [[碱基编辑]] • [[脱靶效应]] • [[AAV]] • [[SpRY]] </div> </div> </div>
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