In de afgelopen tien jaar heeft de genbewerkingstechnologie op basis van CRISPR zich snel ontwikkeld en met succes toegepast bij de behandeling van genetische ziekten en kanker in klinische proeven bij mensen.Tegelijkertijd boren wetenschappers over de hele wereld voortdurend nieuwe nieuwe hulpmiddelen aan met mogelijkheden voor het bewerken van genen om de problemen van bestaande hulpmiddelen voor het bewerken van genen en beslissingen op te lossen.

In september 2021 publiceerde het team van Zhang Feng een paper in het tijdschrift Science [1], en ontdekte dat een breed scala aan transposters RNA-geleide nucleïnezuur-enzymen codeerde en het Omega-systeem noemden (inclusief ISCB, ISRB, TNP8).Uit de studie bleek ook dat het Omega-systeem een ​​deel van het RNA gebruikt om de snijdende dubbele DNA-keten te geleiden, namelijk ωRNA.Wat nog belangrijker is, deze nucleïnezuur-enzymen zijn erg klein, slechts ongeveer 30% van CAS9, wat betekent dat het waarschijnlijker is dat ze aan cellen worden afgegeven.

Op 12 oktober 2022 publiceerde het team van Zhang Feng in het tijdschrift Nature getiteld: Structure of the Omega Nickase ISRB in Complex with ωrna and Target DNA [2].

De studie analyseerde verder de bevroren elektronenmicroscoopstructuur van ISRB-ωRNA en het doel-DNA-complex in het Omega-systeem.

ISCB is de voorloper van CAS9, en ISRB is hetzelfde object van het ontbreken van het HNH-nucleïnezuurdomein van ISCB, dus de grootte is kleiner, slechts ongeveer 350 aminozuren.DNA vormt ook de basis voor verdere ontwikkeling en technische transformatie.

RNA-geleide IsrB is een lid van de OMEGA-familie gecodeerd door de IS200/IS605-superfamilie van transposons.Uit fylogenetische analyse en gedeelde unieke domeinen blijkt dat IsrB waarschijnlijk de voorloper is van IscB, de voorloper van Cas9.

In mei 2022 publiceerde het Lovely Dragon Laboratory van Cornell University een paper in het tijdschrift Science [3], waarin de structuur van IscB-ωRNA en het mechanisme voor het knippen van DNA werd geanalyseerd.

Vergeleken met IscB en Cas9 mist IsrB het HNH-nucleasedomein, de REC-lob en de meeste PAM-sequentie-interagerende domeinen, dus IsrB is veel kleiner dan Cas9 (slechts ongeveer 350 aminozuren).De kleine omvang van IsrB wordt echter gecompenseerd door een relatief groot gids-RNA (het omega-RNA is ongeveer 300 nt lang).

Het team van Zhang Feng analyseerde de cryo-elektronenmicroscoopstructuur van IsrB (DtIsrB) van de damp-warmte anaerobe bacterie Desulfovirgula thermocuniculi en zijn complex van ωRNA en doel-DNA.Structurele analyse toonde aan dat de algehele structuur van IsrB-eiwit een ruggengraatstructuur deelde met Cas9-eiwit.

Maar het verschil is dat Cas9 de REC-lob gebruikt om doelherkenning te vergemakkelijken, terwijl IsrB vertrouwt op zijn ωRNA, waarvan een deel een complexe driedimensionale structuur vormt die werkt als REC.

Om de structurele veranderingen van IsrB en Cas9 tijdens de evolutie van RuvC beter te begrijpen, vergeleek het team van Zhang Feng de doel-DNA-bindende structuren van RuvC (TtRuvC), IsrB, CjCas9 en SpCas9 van Thermus thermophilus.

De structurele analyse van IsrB en zijn ωRNA verduidelijkt hoe IsrB-ωRNA gezamenlijk doel-DNA herkent en splitst, en biedt ook een basis voor verdere ontwikkeling en engineering van dit geminiaturiseerde nuclease.Vergelijkingen met andere RNA-geleide systemen benadrukken functionele interacties tussen eiwitten en RNA's, wat ons begrip van de biologie en evolutie van deze diverse systemen vergroot.

koppelingen:

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