În ultimii zece ani, tehnologia de editare a genelor bazată pe CRISPR s-a dezvoltat rapid și a fost aplicată cu succes în tratamentul bolilor genetice și al cancerului în studiile clinice umane.În același timp, oamenii de știință din întreaga lume folosesc în mod constant noi instrumente noi, cu potențial de editare a genelor, pentru a rezolva problemele instrumentelor și factorilor decisivi de editare genetică existente.

În septembrie 2021, echipa lui Zhang Feng a publicat o lucrare în revista Science [1] și a descoperit că o gamă largă de transpostere codificau enzime de acid nucleic ghidate de ARN și l-au numit sistem Omega (inclusiv ISCB, ISRB, TNP8).Studiul a mai constatat că sistemul Omega folosește o secțiune de ARN pentru a ghida lanțul dublu de tăiere a ADN-ului, și anume ωARN.Mai important, aceste enzime de acid nucleic sunt foarte mici, doar aproximativ 30% din CAS9, ceea ce înseamnă că ar putea fi mai probabil să fie livrate celulelor.

Pe 12 octombrie 2022, echipa lui Zhang Feng a publicat în revista Nature intitulată: Structure of the Omega Nickase ISRB in Complex with ωrna and Target DNA [2].

Studiul a analizat în continuare structura microscopului electronic înghețat a ISRB-ωARN și complexul ADN țintă în sistemul Omega.

ISCB este strămoșul CAS9, iar ISRB este același obiect al lipsei domeniului de acid nucleic HNH al ISCB, deci dimensiunea este mai mică, doar aproximativ 350 de aminoacizi.ADN-ul oferă, de asemenea, baza pentru dezvoltarea ulterioară și transformarea inginerească.

IsrB ghidat de ARN este un membru al familiei OMEGA codificată de superfamilia de transpozoni IS200/IS605.Din analiza filogenetică și domeniile unice partajate, IsrB este probabil să fie precursorul lui IscB, care este strămoșul lui Cas9.

În mai 2022, Laboratorul Lovely Dragon al Universității Cornell a publicat o lucrare în revista Science [3], care analizează structura IscB-ωARN și mecanismul său de tăiere a ADN-ului.

În comparație cu IscB și Cas9, IsrB îi lipsește domeniul nucleazei HNH, lobul REC și majoritatea domeniilor care interacționează cu secvența PAM, astfel încât IsrB este mult mai mic decât Cas9 (doar aproximativ 350 de aminoacizi).Cu toate acestea, dimensiunea mică a IsrB este echilibrată de un ARN ghid relativ mare (ARN-ul său omega este de aproximativ 300 nt lungime).

Echipa lui Zhang Feng a analizat structura microscopului crio-electron al IsrB (DtIsrB) din bacteria anaerobă Desulfovirgula thermocuniculi cu căldură umedă și complexul său de ωARN și ADN țintă.Analiza structurală a arătat că structura generală a proteinei IsrB împărtășește o structură de coloană vertebrală cu proteina Cas9.

Dar diferența este că Cas9 folosește lobul REC pentru a facilita recunoașterea țintei, în timp ce IsrB se bazează pe ARN-ul său, o parte din care formează o structură tridimensională complexă care acționează ca REC.

Pentru a înțelege mai bine modificările structurale ale IsrB și Cas9 în timpul evoluției de la RuvC, echipa lui Zhang Feng a comparat structurile țintă de legare la ADN ale RuvC (TtRuvC), IsrB, CjCas9 și SpCas9 de la Thermus thermophilus.

Analiza structurală a IsrB și a ωARN-ului său clarifică modul în care IsrB-ωARN recunoaște și scindează în comun ADN-ul țintă și oferă, de asemenea, o bază pentru dezvoltarea și elaborarea ulterioară a acestei nucleaze miniaturizate.Comparațiile cu alte sisteme ghidate de ARN evidențiază interacțiunile funcționale dintre proteine ​​și ARN, avansând înțelegerea noastră asupra biologiei și evoluției acestor sisteme diverse.

Linkuri:

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