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        解碼基于RNA的CRISPR系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
        
			
        
				2019-03-20 09:34:43
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        在過去幾年中，CRISPR-Cas9已經(jīng)超越了實驗室工作臺，進入了公共時代精神。這種基因編輯工具CRISPR-Cas9有望糾正個體細胞內(nèi)的缺陷，并有可能治愈或預防許多人類疾病。但是Cas9系統(tǒng)改變了DNA，而不是RNA，一些專家認為能夠最終修改RNA可能同樣有用。
        

        解碼基于RNA的CRISPR系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
        

        現(xiàn)在，Salk研究所的科學家們首次報道了CRISPR-Cas13d的詳細分子結(jié)構(gòu)，這是一種用于新興RNA編輯技術(shù)的有希望的酶。他們能夠通過低溫電子顯微鏡(cryo-EM)對酶進行可視化，這是一項尖端技術(shù)，使研究人員能夠以前所未有的細節(jié)捕獲復雜分子的結(jié)構(gòu)。該研究結(jié)果于2018年9月20日在Cell雜志上報道。
        

        “本文提供了RNA靶向基因工程的分子藍圖，”Salk助理教授Dmitry Lyumkis說，他是一名結(jié)構(gòu)生物學家，也是該研究的相應(yīng)作者之一。“它增加了進行這種重要生物醫(yī)學研究所需的廣泛工具。”
        

        源自最初在細菌中發(fā)現(xiàn)的基因，CRISPR被描述為“分子剪刀”或“活細胞的文字處理程序”。它將一段遺傳密碼換成另一段遺傳密碼。在CRISPR-Cas9系統(tǒng)中，Cas9是切割DNA的酶。然而，擁有RNA的編輯工具將允許科學家修改基因的活動，而不會對基因本身進行永久性和潛在的危險改變。
        

        “DNA是不變的，但是從DNA中復制的RNA信息總是在變化，”Salk研究助理Silvana Konermann說，他是霍華德休斯醫(yī)學研究所的漢娜格雷研究員，也是該研究的第一作者之一。“通過直接控制RNA來調(diào)節(jié)這些信息對于影響細胞的命運具有重要意義。”
        

        今年早些時候，Konermann和Helmsley-Salk研究員Patrick Hsu在Cell上發(fā)表了另一篇論文，發(fā)現(xiàn)了名為CRISPR-Cas13d的酶家族，并報道了這種替代CRISPR系統(tǒng)在識別和切割RNA方面是有效的。該團隊還表明，該工具可用于糾正癡呆癥患者細胞中引起疾病??的蛋白質(zhì)失衡。
        

        這項新研究是Lyumkis和Hsu實驗室之間的合作，建立在Cas13d家族的發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)之上，并提供解釋其工作原理的分子細節(jié)。
        

        “在我們之前的論文中，我們發(fā)現(xiàn)了一個新的CRISPR家族，可用于直接在人體細胞內(nèi)部設(shè)計RNA，”Hsu說，他是這項新工作的另一位作者。“現(xiàn)在我們已經(jīng)能夠可視化Cas13d的結(jié)構(gòu)，我們可以更詳細地看到酶如何被引導到RNA以及它如何能夠切割RNA。這些見解使我們能夠改進系統(tǒng)并使這個過程更有效，為治療基于RNA的疾病的新策略鋪平了道路。“
        

        該團隊使用cryo-EM通過在不同的動態(tài)狀態(tài)下冷凍酶來揭示Cas13d的新細節(jié)，使研究人員能夠解碼一系列活動，而不是僅在一個時間點看到一個活動。
        

        “這使我們能夠看到Cas13d如何引導，結(jié)合和靶向RNA，”Lyumkis實驗室的研究助理Cheng Zhang和該論文的另一位第一作者說。“我們希望這些新知識能夠幫助擴展基因編輯工具的功能。”
        
			

			
          
        
			
        
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