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Cell:首次解析出CRISPR-Cas13d的三维结构,有助揭示它的RNA靶向机制

来源:本站原创 2018-09-23 17:12

2018年9月23日/生物谷BIOON/---源自最初在细菌中发现的基因,CRISPR被描述为“分子剪刀”。它将一段遗传密码换成另一段遗传密码。在CRISPR-Cas9系统中,Cas9是切割DNA的酶。

在过去几年中,CRISPR-Cas9已走出了实验室工作台,进入了公共的时代思潮。这种基因编辑工具CRISPR-Cas9有望校正个体细胞内的缺陷,并有可能治愈或阻止许多人类疾病。但是CRISPR-Cas9系统让DNA而不是RNA发生变化,而且一些专家认为能够对RNA进行修饰可能同样是有用的。拥有针对RNA的编辑工具将允许科学家们修改基因的活性,但不会对基因本身造成永久性的和潜在危险的变化。

再者,DNA是不变的,但是由DNA转录产生的RNA信息总是在发生不断变化。能够通过直接控制RNA来调节这些信息对细胞命运的影响具有重要的意义。

如今,在一项新的研究中,来自美国沙克生物研究所的研究人员首次解析出CRISPR-Cas13d的详细分子结构。CRISPR-Cas13d是新兴的RNA编辑技术中的一种有希望的酶。他们能够利用低温电镜技术(cryo-EM)可视化观察这种酶,其中cryo-EM是一种前沿的技术,让人们能够以前所未有的细节捕捉复杂分子的结构。相关研究结果发表在2018年9月20日的Cell期刊上,论文标题为“Structural Basis for the RNA-Guided Ribonuclease Activity of CRISPR-Cas13d”。论文通信作者为沙克生物研究所的Patrick D. Hsu和Dmitry Lyumkis。论文第一作者为沙克生物研究所的Cheng Zhang和Silvana Konermann。
图片来自Cell, doi:10.1016/j.cell.2018.09.001。

Lyumkis说,“这篇论文提供了RNA靶向基因工程的一种分子蓝图。它增加了开展这种类型的重要的生物医学研究所需的工具的广度。”

今年早些时候,Konermann和Hsu在一篇发表在Cell期刊上的论文(Cell, doi:10.1016/j.cell.2018.02.033)中发现了CRISPR-Cas13d,并且报道这种新型CRISPR系统有效地识别和切割RNA。他们还证实在来自一名痴呆症患者的细胞中,这种工具能够被用来校正致病性的蛋白不平衡(相关生物谷新闻报道参见:Cell:重磅!发现靶向RNA的CRISPR/CasRx)。

在这项新的研究中,这些研究人员通过让CRISPR-Cas13d在不同的动态状态下冻存,并利用cryo-EM解析出这种酶的新的结构细节,从而能够破解它的一系列活性,而不是仅在一个时间点观察到一种活性。

Zhang说,“这能够让我们观察到Cas13d是如靶向和结合RNA的。我们希望这些新知识能够帮助扩展基因编辑工具的功能。”(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

Cheng Zhang, Silvana Konermann, Nicholas J. Brideau et al. Structural Basis for the RNA-Guided Ribonuclease Activity of CRISPR-Cas13d. Cell, 20 Sep 2018, 175(1):212-223, doi:10.1016/j.cell.2018.09.001.

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