I de sidste ti år har genredigeringsteknologien baseret på CRISPR udviklet sig hurtigt og er med succes blevet anvendt til behandling af genetiske sygdomme og cancer i kliniske forsøg på mennesker.Samtidig udnytter forskere rundt om i verden konstant nye nye værktøjer med genredigeringspotentiale for at løse problemerne med eksisterende genredigeringsværktøjer og afgørende.

I september 2021 offentliggjorde Zhang Fengs team en artikel i tidsskriftet Science [1] og fandt ud af, at en lang række transpostere kodede RNA-styrede nukleinsyreenzymer og kaldte det Omega-systemet (inklusive ISCB, ISRB, TNP8).Undersøgelsen fandt også ud af, at Omega-systemet bruger en sektion af RNA til at guide den skærende DNA-dobbeltkæde, nemlig ωRNA.Endnu vigtigere er, at disse nukleinsyreenzymer er meget små, kun omkring 30 % af CAS9, hvilket betyder, at de kan være mere tilbøjelige til at blive leveret til celler.

Den 12. oktober 2022 publicerede Zhang Fengs team i Nature-tidsskriftet med titlen: Structure of the Omega Nickase ISRB in Complex with ωrna and Target DNA [2].

Undersøgelsen analyserede yderligere den frosne elektronmikroskopstruktur af ISRB-ωRNA og mål-DNA-kompleks i Omega-systemet.

ISCB er forfaderen til CAS9, og ISRB er den samme genstand for manglen på HNH-nukleinsyredomænet af ISCB, så størrelsen er mindre, kun omkring 350 aminosyrer.DNA danner også grundlaget for yderligere udvikling og teknisk transformation.

RNA-guidet IsrB er medlem af OMEGA-familien kodet af IS200/IS605-superfamilien af ​​transposoner.Fra fylogenetisk analyse og delte unikke domæner er IsrB sandsynligvis forløberen for IscB, som er forfaderen til Cas9.

I maj 2022 offentliggjorde Cornell University's Lovely Dragon Laboratory et papir i tidsskriftet Science [3], der analyserede strukturen af ​​IscB-ωRNA og dets mekanisme til at skære DNA.

Sammenlignet med IscB og Cas9 mangler IsrB HNH-nukleasedomænet, REC-lappen og de fleste af de PAM-sekvensinteragerende domæner, så IsrB er meget mindre end Cas9 (kun omkring 350 aminosyrer).Imidlertid er den lille størrelse af IsrB afbalanceret af et relativt stort guide-RNA (dets omega-RNA er omkring 300 nt langt).

Zhang Fengs team analyserede kryo-elektronmikroskopstrukturen af ​​IsrB (DtIsrB) fra den fugtige varme anaerobe bakterie Desulfovirgula thermocuniculi og dens kompleks af ωRNA og mål-DNA.Strukturel analyse viste, at den overordnede struktur af IsrB-protein delte en rygradsstruktur med Cas9-protein.

Men forskellen er, at Cas9 bruger REC-lappen til at lette målgenkendelse, mens IsrB er afhængig af dens ωRNA, hvoraf en del danner en kompleks tredimensionel struktur, der fungerer som REC.

For bedre at forstå de strukturelle ændringer af IsrB og Cas9 under udviklingen fra RuvC, sammenlignede Zhang Fengs team mål-DNA-bindende strukturer af RuvC (TtRuvC), IsrB, CjCas9 og SpCas9 fra Thermus thermophilus.

Den strukturelle analyse af IsrB og dets ωRNA afklarer, hvordan IsrB-ωRNA i fællesskab genkender og spalter mål-DNA, og giver også grundlag for videreudvikling og konstruktion af denne miniaturiserede nuklease.Sammenligninger med andre RNA-styrede systemer fremhæver funktionelle interaktioner mellem proteiner og RNA'er, hvilket fremmer vores forståelse af biologien og udviklingen af ​​disse forskellige systemer.

Links:

1.https://www.science.org/doi/10.1126/science.abj6856

2.https://www.science.org/doi/10.1126/science.abq7220

3.https://www.nature.com/articles/s41586-022-05324-6