W ciągu ostatnich dziesięciu lat technologia edycji genów oparta na CRISPR szybko się rozwinęła i została z powodzeniem zastosowana w leczeniu chorób genetycznych i raka w badaniach klinicznych na ludziach.Jednocześnie naukowcy na całym świecie nieustannie wykorzystują nowe narzędzia o potencjale edycji genów, aby rozwiązać problemy istniejących narzędzi i rozwiązań do edycji genów.

We wrześniu 2021 roku zespół Zhanga Fenga opublikował artykuł w czasopiśmie Science [1] i odkrył, że szeroka gama transposterów koduje enzymy kwasu nukleinowego kierowane przez RNA i nazwała je systemem Omega (w tym ISCB, ISRB, TNP8).Badanie wykazało również, że system Omega wykorzystuje sekcję RNA do kierowania podwójnym łańcuchem tnącym DNA, a mianowicie ωRNA.Co ważniejsze, te enzymy kwasu nukleinowego są bardzo małe, tylko około 30% CAS9, co oznacza, że ​​istnieje większe prawdopodobieństwo ich dostarczenia do komórek.

12 października 2022 roku zespół Zhanga Fenga opublikował w czasopiśmie Nature artykuł zatytułowany: Structure of the Omega Nickase ISRB in Complex with ωrna and Target DNA [2].

W badaniu przeprowadzono dalszą analizę struktury zamrożonego mikroskopu elektronowego ISRB-ωRNA i docelowego kompleksu DNA w systemie Omega.

ISCB jest przodkiem CAS9, a ISRB jest tym samym przedmiotem braku domeny kwasu nukleinowego HNH ISCB, więc rozmiar jest mniejszy, tylko około 350 aminokwasów.DNA zapewnia również podstawę do dalszego rozwoju i transformacji inżynieryjnej.

IsrB kierowany przez RNA jest członkiem rodziny OMEGA kodowanej przez nadrodzinę transpozonów IS200/IS605.Z analizy filogenetycznej i wspólnych unikalnych domen IsrB prawdopodobnie jest prekursorem IscB, który jest przodkiem Cas9.

W maju 2022 roku Lovely Dragon Laboratory Uniwersytetu Cornell opublikowało artykuł w czasopiśmie Science [3], analizujący strukturę IscB-ωRNA i jego mechanizm cięcia DNA.

W porównaniu z IscB i Cas9, IsrB nie ma domeny nukleazy HNH, płata REC i większości domen oddziałujących z sekwencją PAM, więc IsrB jest znacznie mniejszy niż Cas9 (tylko około 350 aminokwasów).Jednak mały rozmiar IsrB jest równoważony przez stosunkowo duży przewodnik RNA (jego omega RNA ma około 300 nt długości).

Zespół Zhanga Fenga przeanalizował pod mikroskopem krioelektronowym strukturę IsrB (DtIsrB) z beztlenowej bakterii wilgotnego ciepła Desulfovirgula thermocuniculi i jej kompleksu ωRNA i docelowego DNA.Analiza strukturalna wykazała, że ​​ogólna struktura białka IsrB ma wspólną strukturę szkieletu z białkiem Cas9.

Ale różnica polega na tym, że Cas9 wykorzystuje płat REC, aby ułatwić rozpoznanie celu, podczas gdy IsrB opiera się na swoim ωRNA, którego część tworzy złożoną trójwymiarową strukturę, która działa jak REC.

Aby lepiej zrozumieć zmiany strukturalne IsrB i Cas9 podczas ewolucji z RuvC, zespół Zhanga Fenga porównał docelowe struktury wiążące DNA RuvC (TtRuvC), IsrB, CjCas9 i SpCas9 z Thermus thermophilus.

Analiza strukturalna IsrB i jego ωRNA wyjaśnia, w jaki sposób IsrB-ωRNA wspólnie rozpoznaje i rozszczepia docelowe DNA, a także zapewnia podstawę do dalszego rozwoju i inżynierii tej zminiaturyzowanej nukleazy.Porównania z innymi systemami kierowanymi przez RNA podkreślają funkcjonalne interakcje między białkami i RNA, pogłębiając naszą wiedzę na temat biologii i ewolucji tych różnorodnych systemów.

Spinki do mankietów:

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