Cell子刊：湖北大学李壮团队解析I型CRISPR-Cas系统中HNH介导的靶DNA切割机制

近日，湖北大学生命科学学院与省部共建生物催化与酶工程国家重点实验室李壮课题组（张晨滴、陈福根、王凤、徐海江、薛佳琳为论文共同第一作者）在 Cell 子刊 Molecular Cell 上发表了题为：Mechanisms for HNH-mediated target DNA cleavage in type I CRISPR-Cas systems（I型CRISPR-Cas系统中HNH介导的靶DNA切割机制）的研究论文。

该研究发现，crRNA介导的靶DNA定位和靶DNA诱导的HNH构象变化是其精准切割靶DNA的关键因素。

该研究首先解析了多种状态下的I-E^HNH和I-F^HNH变体复合物的冷冻电镜结构，发现与常规复合物的整体结构具有较高的相似性。对I-F^HNH变体复合物工作机理的进一步研究发现，完整R-loop结构的形成会触发该复合物的构象变化，并造成HNH核酸酶发生巨大的翻转，以实现对靶DNA的精准切割。

对I-E^HNH变体复合物工作机理的进一步研究发现，crRNA与靶DNA的完整配对会触发该复合物的构象变化，并使得HNH核酸酶和Cas11e形成的底物切割孔道变宽，因此靶DNA得以进入切割位点并被切割。

I-F^HNH和I-E^HNHCascade变体复合物的工作机理示意图

总的来说，该研究通过系统的结构和生化研究，阐明融合了HNH核酸酶结构域的I型CRISPR-Cas变体系统的工作机理，为进一步的基因编辑应用和优化开发做了铺垫。

李壮课题组一直致力于可编程核酸酶的基因挖掘、生化性质、以及工作机理的探究。自2022年成立实验室以来，以通讯作者在 Molecular Cell (2篇)、Nucleic Acids Research (2篇)、Cell Research、 Nature Communications 等学术期刊多篇研究论文。该研究得到了科技部重点研发计划、国家自然科学基金支持。