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目前新发现的CRISPR-Cas13a(Cas13a也被称作C2c2)作为一种RNA操纵工具,具有很强的靶点特异性。那么它又有哪些值得我们关注的地方呢?
CRISPR–Cas13可靶向哺乳动物细胞中的RNA
10月4日,美国麻省理工学院(MIT)的研究人员在Nature期刊上发表了一篇标题为“RNA targeting with CRISPR–Cas13”的文章,他们对CRISPR-Cas13a系统进行调整,使之在哺乳动物细胞中发挥作用。
在这项新的研究中,来自MIT的张锋(Feng Zhang)教授和他的同事们证实切割RNA的Cas13a酶(之前称作C2c2)能够特异性地降低哺乳动物细胞中的内源性RNA和报告RNA水平。 这些研究人员已从多种细菌物种中寻找一种能够切割大肠杆菌报告基因的Cas13a酶。张峰教授和他的同事们着重关注来自细菌Leptotrichia wadei的Cas13a酶,这是因为经证实它Z为高效地切割它的RNA靶标。在人细胞系中,Cas13a仅靶向gRNA指定的RNA,小白鼠养殖而让细胞中测序的所有其他的RNA保持完整。
该研究小组还构建出了一种缺失核酸内切酶活性Cas13a版本,它能够结合到序列特异性的单链RNA上,但不会对其进行切割。利用偶联到一种荧光蛋白的Cas13a酶版本,他们能够在细胞中追踪Cas13a结合的RNA从细胞核迁移到细胞质中。(图片来源于Stephen Dixon)
Cas13a切割RNA的作用机制
在一项新的研究中,中科院生物物理所中国科学院核酸生物学重点实验室创新课题组组长王艳丽课题组和中科院生物物理所生物大分子国家重点实验室创新课题组组长章新政课题组揭示出VI型CRISPR-Cas系统的Cas13a抵抗RNA噬菌体的作用机制。
济南小白鼠养殖通过解析来自口腔纤毛菌(Leptotrichia buccalis)的Cas13a(以下称LbuCas13a)结合到crRNA和它的靶RNA上时的晶体结构,以及LbuCas13a-crRNA复合物的冷冻电镜结构。他们证实 crRNA-靶RNA双链结合到LbuCas13a中的核酸酶叶(nuclease lobe, NUC)的一种带正电荷的中心通道内,而且一旦结合靶RNA,LbuCas13a和crRNA经历显著的构象变化。这种crRNA-靶RNA双链形成促进LbuCas13a的HEPN1结 构域移向HEPN2结构域,从而激活LbuCas13a的HEPN催化位点,随后LbuCas13a就以一种非特异性的方式切割单链靶RNA和其他的RNA。
这项研究为Cas13a作为一种RNA操纵工具加以应用铺平道路,如将其RNA切割和附带切割活性用于基础研究、诊断和治疗。(图片来源于文献)