“RNA魔剪”新成員“面紗”揭開 定位病變細胞更精准
CRISPR-Cas13系統能夠靶向編輯RNA，被稱為“RNA魔剪”。隨著科學家們钻研的深刻，其家属成員不斷壯大。近日，發表在《天然·通訊》的一項功效，揭開了“RNA魔剪”家属最年輕成員“CRISPR-Cas13d”的神秘面紗。這項功效來自福建師范大學歐陽鬆應传授團隊。該團隊解析了瘤胃球菌的Cas13d卵白(簡稱UrCas13d)與crRNA二元復合物高辨别率晶體結構，揭露了UrCas13d加工前體crRNA的酶活性關鍵位點，鑒定了crRNA的間隔序列和靶向RNA之間的錯配耐受性等以前还没有钻研清晰的問題。
“這就像飛機設計工程師獲患了設計並制造一架飛機的圖紙與工序，為补缀或設計出更超卓的飛機供给了藍圖。”歐陽鬆應暗示，這為進一步革新Cas13d作為核酸編輯及檢測东西，並發揮其在解決人類疾病與康健等問題上的應用潛力，供给了扎實的結構基礎和理論依據。
“RNA魔剪”應用潛力庞大
CRISPR-Cas系統是一種原核生物(細菌和古細菌)的免疫防御系統，該系統表達的非編碼RNA(crRNA)及其相關Cas卵白組成的復合物，使得原核生物能夠識別並且“撕碎”入侵噬菌體的核酸物質(DNA或RNA)，用以连结本身遺傳物質的“純潔”，在原核生物的進化中起到首要感化。
“恰是由於這種精確地靶向切割特定核酸序列的功效，CRISPR-Cas系統被開發成高效的基因編輯东西，可以對遺傳物質DNA或RNA，進行依賴核酸序列信息的精確識別和切割。”歐陽鬆應說，此中名聲在外的CRISPR-Cas9系統可以高效地編輯DNA序列，用於糾正個體細胞內的基因缺点，給眾多遺傳疾病和罕見病治療帶來了但愿，該系統已經從實驗室钻研階段進入到臨床钻研階段，具备治愈或預防多種人類疾病的潛力。
比年來，源於生物學钻研及醫學領域的庞大應用潛力，一類可以特異地靶向檢測與編輯RNA的CRISPR-Cas系統被發現並報道出來，定名為Cas13(包含了a、b、c、d四個家属成員)系統。這一針對RNA的編輯东西可以在RNA程度調節基因的功效，而不會對基因自己造成永恒性改變。
2018年4月，美國索爾克钻研所一個課題組和美國Arbor生物技術公司的課題組分別報道了通過生物信息學法子篩選，並經過功效實驗驗証的新型Cas卵白，定名為Cas13d。作為最年輕的成員，Cas13d與其他“兄弟姐妹”在功效上有著类似之處，但更有其獨特之處。
“關鍵在於巨细。”歐陽鬆應介紹，Cas13d的卵白序列長度約為930個氨基酸，比其他Cas13家属成員明顯偏小，比Cas9更是小33%，這種尺寸使其更易包裝到容量較小的載體中，如腺相關病毒(AAV)載體，是以在開發新藥、新质料和新的診斷法子上具备廣泛應用潛力。
獲得新型“魔剪”高辨别率晶體結構
結構生物學是份子生物學、生物化學及生物物理學的分支學科，關心的是生物大份子(比方卵白質份子和核酸份子)的份子三維結構(包含構架和形態)，獲得它們的結構信息，並钻研生物大份子的結構與功效之間的關系。
“所有的生命活動都是通過各種生物大份子的互相感化來實現，而結構生物學能夠解釋生物大份子的構象和互相感化的方法，從原子程度揭露生命過程的詳細機制，令人們‘知其但是知其以是然’。”歐陽鬆應告訴記者，今朝結構生物學的钻研范圍已經触及到大多數首要的生命活動，份子生物學的每個前沿冲破都與結構生物學紧密亲密相關。
在本钻研中，歐陽鬆應課題組將結構生物學與生命科學前沿钻研課題結合，解析了UrCas13d卵白和crRNA二元復合物的高辨别率晶體結構，可以直觀看到每個原子的位置及它們之間的互相感化細節信息。
“當入侵者到來，CRISPR-Cas系統會在‘指揮官’(前導序列)的調控下轉錄出兩種‘防御质料’，此中一種就是前體crRN內湖便宜辦公室,A，另外一種是我們钻研的Cas卵白。”歐陽鬆應比方說。這一钻研清晰地解釋了Cas13d這把“新型魔剪”，事实採用了什麼樣的空間結構结构來加工前體crRNA，並若何結合成熟的crRNA，构成具备識別靶向RNA能力的功效復合物，從而進一步钻研清晰該卵白具备的crRNA依賴的RNase活性的份子機理。
相關钻研表白，Cas13d可做為一種強大RNA編輯东西，用於糾正老年痴呆症患者細胞中引发疾病的卵白質失衡。同時，Cas13d可以作為一種可操控的RNA結合模絲路旅遊, 塊，有用靶向細胞內的RNA轉錄物，為轉錄組工程和疾病治療供给了一個通用平台。
“該钻研揭開了CRISPR-Cas13d系統的神秘面紗，對其技術機制特點有了更深入理解，有助於這項技術更廣泛地應用，從而造銀行代辦,福人類。”歐陽鬆應說。（謝開飛）
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