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张锋实验室开发出一种精确的RNA编辑工具RESCUE

日期: 2019年07月17日


    

两年前,Broad研究院的张锋实验室就利用Cas13核酸酶开发出一种精确的RNA编辑工具。这个名为REPAIR的系统可实现从A到I(G)的转换,不仅可作为研究工具,还有望治疗由突变引发的疾病。

 

如今,CRISPR工具箱再次扩大。张锋实验室于7月11日在《Science》在线发表题为“A cytosine deaminase for programmable single-base RNA editing”的论文。他们又开发出一种名为RESCUE的系统,可实现从C到U的RNA编辑。

 

同时,RESCUE还保留了从A到I的编辑活性,在向导RNA的作用下可实现从C到U和从A到I的多重编辑。此系统大大扩展了CRISPR工具可靶向的范围,囊括了蛋白质的磷酸化位点。这些位点作为蛋白质活性的开关,往往在信号分子和癌症相关通路中发现。

 

张锋表示:“为了应对遗传变化的多样性,我们需要一系列精确的技术。通过开发这种新的酶,并将其与CRISPR的可编程性和精确度相结合,我们能够填补工具箱中的一个关键空白。”

 

Cas13

图. Cas13(粉红色)在向导RNA(红色)的帮助下靶向RNA(蓝色)

 

之前的REPAIR系统是将dCas13与ADAR2的脱氨基结构域相融合。这一次,他们将ADAR2转化成胞苷脱氨酶,开发出RESCUE系统。此系统可由精选的任意RNA引导,实现从C到U的编辑。

 

研究人员在人体细胞中试验了新平台,发现他们可靶向细胞中的天然RNA以及合成RNA中24个临床相关的突变。他们随后进一步优化了RESCUE系统,以减少脱靶编辑,同时尽量不破坏目标编辑。RESCUE的出现使得许多通过翻译后修饰(比如磷酸化和糖基化)调节蛋白质功能的位点也可以作为编辑目标。

 

RNA编辑的主要优点在于其可逆性,而DNA水平的改变是永久的。因此,RESCUE可用在需要暂时改变的情况下。为了证明这一点,研究人员利用RESCUE来靶向编码β-连环蛋白的RNA中的特定位点。

 

β-连环蛋白(β-catenin)的磷酸化会导致蛋白的活化和细胞的生长。如果永久地发生这样的改变,则细胞就会处于一种不受控制的生长状态,可能导致癌症的发生。不过有了RESCUE系统,瞬时的细胞生长可能会刺激伤口愈合,以应对急性损伤。

 

为了将RESCUE推向临床,以及让研究人员能够利用RESCUE来更好地了解致病突变,张锋实验室计划与大家分享RESCUE系统。相关质粒将通过非营利性的质粒共享库Addgene免费提供。

 

原文检索

A cytosine deaminase for programmable single-base RNA editing

Science 11 Jul 2019: eaax7063

 

转载标题:张锋团队又开发出一款RNA编辑工具RESCUE

 

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