Cell:首次解析出CRISPR-Cas13d三維結構

 

來源: | 發布時間:2018/9/26 14:18:02 | 瀏覽次數:


      源自最初在細菌中發現的基因,CRISPR被描述為“分子剪刀”,它將一段遺傳密碼換成另一段遺傳密碼,在CRISPR-Cas9系統中,Cas9是切割DNA的酶。

在過去幾年中,CRISPR-Cas9已走出了實驗室工作臺,進入了公共的時代思潮。這種基因編輯工具CRISPR-Cas9有望校正個體細胞內的缺陷,并有可能治愈或阻止許多人類疾病。但是CRISPR-Cas9系統讓DNA而不是RNA發生變化,而且一些專家認為能夠對RNA進行修飾可能同樣是有用的。擁有針對RNA的編輯工具將允許科學家們修改基因的活性,但不會對基因本身造成永久性的和潛在危險的變化。
再者,DNA是不變的,但是由DNA轉錄產生的RNA信息總是在發生不斷變化。能夠通過直接控制RNA來調節這些信息對細胞命運的影響具有重要的意義。
如今,在一項新的研究中,來自美國沙克生物研究所的研究人員首次解析出CRISPR-Cas13d的詳細分子結構。CRISPR-Cas13d是新興的RNA編輯技術中的一種有希望的酶。他們能夠利用低溫電鏡技術(cryo-EM)可視化觀察這種酶,其中cryo-EM是一種前沿的技術,讓人們能夠以前所未有的細節捕捉復雜分子的結構。相關研究結果發表在2018年9月20日的Cell期刊上,論文標題為“Structural Basis for the RNA-Guided Ribonuclease Activity of CRISPR-Cas13d”。論文通信作者為沙克生物研究所的Patrick D. Hsu和Dmitry Lyumkis。論文第一作者為沙克生物研究所的Cheng Zhang和Silvana Konermann。
Lyumkis說,“這篇論文提供了RNA靶向基因工程的一種分子藍圖。它增加了開展這種類型的重要的生物醫學研究所需的工具的廣度。”
今年早些時候,Konermann和Hsu在一篇發表在Cell期刊上的論文(Cell, doi:10.1016/j.cell.2018.02.033)中發現了CRISPR-Cas13d,并且報道這種新型CRISPR系統有效地識別和切割RNA。他們還證實在來自一名癡呆癥患者的細胞中,這種工具能夠被用來校正致病性的蛋白不平衡。
在這項新的研究中,這些研究人員通過讓CRISPR-Cas13d在不同的動態狀態下凍存,并利用cryo-EM解析出這種酶的新的結構細節,從而能夠破解它的一系列活性,而不是僅在一個時間點觀察到一種活性。
Zhang說,“這能夠讓我們觀察到Cas13d是如靶向和結合RNA的。我們希望這些新知識能夠幫助擴展基因編輯工具的功能。”
參考資料:
Cheng Zhang, Silvana Konermann, Nicholas J. Brideau et al. Structural Basis for the RNA-Guided Ribonuclease Activity of CRISPR-Cas13d. Cell, 20 Sep 2018, 175(1):212-223, doi:10.1016/j.cell.2018.09.001.

 

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