CRISPR再出新文:破解RNA靶向CRISPR酶Cas13a的作用机制

日期: 2017年09月14日


    

导读:加州大学伯克利分校的研究人员在最新研究中报道了一个毛螺科菌crRNA结合Cas13a 的晶体结构,研究人员描述了Cas13a酶如何产生功能性crRNAs,以及在靶标RNA识别之前,其催化活性如何被封闭。今天,赛业小编为您推荐“CRISPR再出新文:破解RNA靶向CRISPR酶Cas13a的作用机制”,详情如下:


细菌可以利用CRISPR RNA(crRNA)指导部署酶复合物来识别和切割外源核酸,保护其不受到感染。近期针对这一过程取得了不少重要的成果,如哈佛医学院观察到了CRISPR复合物靶向目标DNA链,并准备通过Cas3酶切割DNA的全过程(I型CRISPR复合体作用机制);中科院学者在Cell上发表的VI型CRISPR-Cas系统效应蛋白Cas13a(亦称C2c2)结构(CRISPR-Cas系统研究重大突破)等。


来自加州大学伯克利分校的研究人员在最新研究中报道了一个毛螺科菌(Lachnospiraceae bacterium) crRNA结合Cas13a (LbaCas13a)的晶体结构,分辨率为2.0Å,通过解析这一结构,研究人员描述了Cas13a酶如何产生功能性crRNAs,以及在靶标RNA识别之前,其催化活性如何被封闭,这将有助于解析细菌免疫系统,以及临床诊断治疗。

  

Jennifer A. Doudna教授
Jennifer A. Doudna教授(图片来自中科院)


用于RNA-Seq和DNA-Seq文库制备试剂,欢迎了解高品质“下一代测序”相关产品


这一研究成果公布在9月11日的Nature Structural & Molecular Biology杂志上,文章的通讯作者是基因组编辑技术变革的先驱之一Jennifer A. Doudna教授,她曾因这一技术获得了“生命科学突破奖”( Breakthrough Prize),Doudna带领的研究团队也取得了诸多令人侧目的CRISPR研究成果。


几乎所有的古菌和约50%的细菌都具有CRISPR-Cas系统,用以抵抗病毒和质粒的侵染。几年前,麻省理工的张锋研究组发现了自然存在的、具有基因组编辑潜力的三个新系统,他们将这些新蛋白暂时命名为C2c1、C2c2(现在称为Cas13a,也就是最新这项工作的重点)和C2c3,初期的实验工作探究了这些蛋白质的功能,揭示出它们与已充分确定特征、广泛用于基因组编辑的Cas9蛋白大不相同。


由此CRISPR-Cas系统被分为两大类,Cas13a是RNA靶向CRISPR酶,为第二大类VI型系统中的效应蛋白,具有RNA介导的RNA酶切活性,是目前第二大类CRISPR-Cas系统发现的唯一能够降解RNA的蛋白(Cas9, Cpf1, C2c1均是RNA介导的DNA核酸内切酶),它与DNA靶向CRISPR酶(如Cas9和Cpf1)不同是前者在切割其靶向RNA后可保持活性,而且可能表现出混杂行为(promiscuous behavior),继续切割其它非靶向RNA,这被张锋实验室称为“附属切割”(collateral cleavage,生物通译),研究这种酶对开发研究RNA工具,扩展CRISPR系统在基因编辑方面的运用具有重大价值。


这篇文章报道了一个毛螺科菌(Lachnospiraceae bacterium) crRNA结合Cas13a (LbaCas13a)的晶体结构,分辨率为2.0Å,这是最近发现的Cas13a酶亚型。研究人员通过结构分析,以及生化实验定义了直接负责crRNA突变的Cas13a催化残基,而且这种蛋白上外源靶向RNA特异性序列的发现也解释了Cas13a核酸酶活化的构象门控。


这些研究结果描述了Cas13a酶如何产生功能性crRNAs,以及在靶标RNA识别之前,其催化活性如何被封闭,这将有助于解析细菌免疫系统,以及临床诊断治疗。


7月,中科院学者报道的是另外一种细菌:Leptotrichia buccalis (Lbu)细菌中Cas13a与crRNA (CRISPR-RNA)及其target RNA三元复合物3.08Å的晶体结构,以及Cas13a与crRNA二元复合物3.2Å的电镜结构。


这项研究发现为CRISPR-Cas13a系统的进一步开发提供了可靠的结构基础,对深入理解细菌抵御病毒入侵的分子机制提供了强有力的证据,并将对病毒引起的疾病的预防、检测、控制与治疗产生重大意义,特别是基于Cas13a高效的RNA酶切活性,对其应用于各类重大疾病的快速检测具有十分广阔的前景。


原文标题:


Guide-bound structures of an RNA-targeting A-cleaving CRISPR–Cas13a enzyme


来源:生物通——由赛业生物科技有限公司转载发布

  

 近期文章推荐:

CRISPR 基因编辑技术改变牵牛花颜色

韩国科学家呼吁解除人类胚胎研究“禁令”

Science9月最受关注的文章汇总

PCR-free的靶向捕获技术与PCR-free PacBio SMRT测序结合

  

模式动物完整解决方案:

TurboKnockout基因敲除小鼠:减少两代繁育时间,ES打靶仅需6个月

CRISPR-Pro基因敲除:基因敲除长达20kb,基因敲入长达10kb

人源化小鼠:平台体系成熟,服务于辉瑞、阿斯利康、恒瑞医药等知名药企

转基因小鼠:Nature等顶级期刊引用,年构建高达5000例

  

赛业生物微信二维码
  • 侧边栏广告 - 科研奖励基金计划