Per pastaruosius dešimt metų genų redagavimo technologija, pagrįsta CRISPR, sparčiai vystėsi ir buvo sėkmingai pritaikyta genetinių ligų ir vėžio gydymui žmonių klinikiniuose tyrimuose.Tuo pačiu metu mokslininkai visame pasaulyje nuolat naudoja naujas priemones, turinčias genų redagavimo potencialą, kad išspręstų esamų genų redagavimo įrankių ir sprendimų problemas.

2021 m. rugsėjo mėn. Zhang Feng komanda paskelbė straipsnį Science žurnale [1] ir nustatė, kad daugybė transposterių koduoja RNR valdomus nukleorūgščių fermentus ir pavadino juos Omega sistema (įskaitant ISCB, ISRB, TNP8).Tyrimas taip pat parodė, kad Omega sistema naudoja RNR sekciją, kad nukreiptų pjovimo DNR dvigubą grandinę, būtent ωRNR.Dar svarbiau, kad šie nukleorūgščių fermentai yra labai maži, tik apie 30% CAS9, o tai reiškia, kad gali būti didesnė tikimybė, kad jie bus pristatyti į ląsteles.

2022 m. spalio 12 d. Zhang Feng komanda paskelbė „Nature“ žurnale pavadinimu „Omega Nickase ISRB struktūra komplekse su ωrna ir tiksline DNR“ [2].

Tyrimo metu toliau buvo analizuojama ISRB-ωRNR ir tikslinės DNR komplekso Omega sistemoje užšaldyta elektroninio mikroskopo struktūra.

ISCB yra CAS9 protėvis, o ISRB yra tas pats objektas, dėl kurio trūksta ISCB HNH nukleorūgščių domeno, todėl dydis yra mažesnis, tik apie 350 aminorūgščių.DNR taip pat suteikia pagrindą tolesniam vystymuisi ir inžinerinei transformacijai.

RNR valdomas IsrB yra OMEGA šeimos narys, užkoduotas IS200/IS605 transpozonų superšeimos.Remiantis filogenetine analize ir bendromis unikaliomis domenomis, IsrB greičiausiai bus IscB, kuris yra Cas9 protėvis, pirmtakas.

2022 m. gegužės mėn. Kornelio universiteto „Lovely Dragon Laboratory“ žurnale „Science“ [3] paskelbė straipsnį, kuriame analizuojama IscB-ωRNR struktūra ir jos DNR pjovimo mechanizmas.

Palyginti su IscB ir Cas9, IsrB neturi HNH nukleazės domeno, REC skilties ir daugumos su PAM seka sąveikaujančių domenų, todėl IsrB yra daug mažesnis nei Cas9 (tik apie 350 aminorūgščių).Tačiau mažą IsrB dydį subalansuoja santykinai didelė orientacinė RNR (jos omega RNR yra apie 300 nt ilgio).

Zhang Feng komanda išanalizavo IsrB (DtIsrB) krioelektroninio mikroskopo struktūrą iš drėgnos šilumos anaerobinės bakterijos Desulfovirgula thermocuniculi ir jos ωRNR ir tikslinės DNR komplekso.Struktūrinė analizė parodė, kad bendra IsrB baltymo struktūra turėjo pagrindinę struktūrą su Cas9 baltymu.

Tačiau skirtumas yra tas, kad Cas9 naudoja REC skiltį, kad palengvintų taikinio atpažinimą, o IsrB remiasi savo ωRNR, kurios dalis sudaro sudėtingą trimatę struktūrą, kuri veikia kaip REC.

Kad geriau suprastų IsrB ir Cas9 struktūrinius pokyčius evoliucijos iš RuvC metu, Zhang Feng komanda palygino tikslines DNR surišančias RuvC (TtRuvC), IsrB, CjCas9 ir SpCas9 struktūras iš Thermus thermophilus.

IsrB ir jo ωRNR struktūrinė analizė paaiškina, kaip IsrB-ωRNR kartu atpažįsta ir suskaido tikslinę DNR, taip pat suteikia pagrindą tolesniam šios miniatiūrinės nukleazės vystymui ir inžinerijai.Palyginimai su kitomis RNR valdomomis sistemomis išryškina funkcinę baltymų ir RNR sąveiką, o tai pagerina mūsų supratimą apie šių įvairių sistemų biologiją ir evoliuciją.

Nuorodos:

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