成簇的规则间隔短回文重复 (CRISPR) 和 CRISPR 相关蛋白 (CRISPR/Cas) 系统改变了生命科学研究,为不同生物体的特定 DNA 或 RNA 序列的操作、检测、成像和注释提供了巨大的选择。该系统将外来 DNA 片段(间隔区)整合到 CRISPR 盒中,这些盒进一步转录到 CRISPR 阵列中,然后进行加工以制备向导 RNA (gRNA)。CRISPR 阵列是编码 Cas 蛋白的基因。Cas 蛋白提供了获取针对入侵元素的新间隔区所需的酶促机制。由于可编程的序列特异性,许多 Cas 蛋白(如 Cas9、Cas12、Cas13 和 Cas14)已被用于开发基因组工程的新工具。Cas 变体刺激了基因研究,并推动了 CRISPR/Cas 工具用于操纵和编辑不同生物活细胞的核酸序列。本综述旨在详细介绍 CRISPR/Cas 系统的两类(第 1 类和第 2 类),以及目前发现的所有 Cas 蛋白(包括 Cas12、Cas13 和 Cas14)的机制。此外,我们还讨论了各种 Cas 蛋白在不同领域的优缺点和近期应用,包括用于检测严重急性呼吸系统综合症冠状病毒 2 (SARS-CoV-2) 等病毒的那些。这篇综述使研究人员能够获得有关各种 Cas 蛋白及其应用的知识,这些蛋白有可能用于下一代精确基因组工程。本综述旨在详细介绍 CRISPR/Cas 系统的两类(第 1 类和第 2 类),以及目前发现的所有 Cas 蛋白(包括 Cas12、Cas13 和 Cas14)的机制。此外,我们还讨论了各种 Cas 蛋白在不同领域的优缺点和近期应用,包括用于检测严重急性呼吸系统综合症冠状病毒 2 (SARS-CoV-2) 等病毒的那些。这篇综述使研究人员能够获得有关各种 Cas 蛋白及其应用的知识,这些蛋白有可能用于下一代精确基因组工程。本综述旨在详细介绍 CRISPR/Cas 系统的两类(第 1 类和第 2 类),以及目前发现的所有 Cas 蛋白(包括 Cas12、Cas13 和 Cas14)的机制。此外,我们还讨论了各种 Cas 蛋白在不同领域的优缺点和近期应用,包括用于检测严重急性呼吸系统综合症冠状病毒 2 (SARS-CoV-2) 等病毒的那些。这篇综述使研究人员能够获得有关各种 Cas 蛋白及其应用的知识,这些蛋白有可能用于下一代精确基因组工程。我们还讨论了各种 Cas 蛋白在不同领域的优缺点和近期应用,包括用于检测严重急性呼吸系统综合症冠状病毒 2 (SARS-CoV-2) 等病毒的那些。这篇综述使研究人员能够获得有关各种 Cas 蛋白及其应用的知识,这些蛋白有可能用于下一代精确基因组工程。我们还讨论了各种 Cas 蛋白在不同领域的优缺点和近期应用,包括用于检测严重急性呼吸系统综合症冠状病毒 2 (SARS-CoV-2) 等病毒的那些。这篇综述使研究人员能够获得有关各种 Cas 蛋白及其应用的知识,这些蛋白有可能用于下一代精确基因组工程。
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A Review on the Mechanism and Applications of CRISPR/Cas9/Cas12/Cas13/Cas14 Proteins Utilized for Genome Engineering
The clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR) and CRISPR-associated protein (CRISPR/Cas) system has altered life science research offering enormous options in manipulating, detecting, imaging, and annotating specific DNA or RNA sequences of diverse organisms. This system incorporates fragments of foreign DNA (spacers) into CRISPR cassettes, which are further transcribed into the CRISPR arrays and then processed to make guide RNA (gRNA). The CRISPR arrays are genes that encode Cas proteins. Cas proteins provide the enzymatic machinery required for acquiring new spacers targeting invading elements. Due to programmable sequence specificity, numerous Cas proteins such as Cas9, Cas12, Cas13, and Cas14 have been exploited to develop new tools for genome engineering. Cas variants stimulated genetic research and propelled the CRISPR/Cas tool for manipulating and editing nucleic acid sequences of living cells of diverse organisms. This review aims to provide detail on two classes (class 1 and 2) of the CRISPR/Cas system, and the mechanisms of all Cas proteins, including Cas12, Cas13, and Cas14 discovered so far. In addition, we also discuss the pros and cons and recent applications of various Cas proteins in diverse fields, including those used to detect viruses like severe acute respiratory syndrome coronavirus-2 (SARS-CoV-2). This review enables the researcher to gain knowledge on various Cas proteins and their applications, which have the potential to be used in next-generation precise genome engineering.