Á undanförnum tíu árum hefur genabreytingartæknin sem byggir á CRISPR þróast hratt og hefur verið beitt með góðum árangri við meðferð erfðasjúkdóma og krabbameins í klínískum rannsóknum á mönnum.Á sama tíma eru vísindamenn um allan heim stöðugt að notast við ný tæki með genabreytingarmöguleika til að leysa vandamál núverandi genabreytingartækja og ákvarðana.

Í september 2021 birti teymi Zhang Feng grein í vísindatímaritinu [1] og komst að því að margs konar transposters kóðaðar RNA stýrðu kjarnsýruensímum og nefndu það Omega kerfi (þar á meðal ISCB, ISRB, TNP8).Rannsóknin leiddi einnig í ljós að Omega kerfið notar hluta af RNA til að leiðbeina klippandi DNA tvíkeðjunni, nefnilega ωRNA.Meira um vert, þessi kjarnsýruensím eru mjög lítil, aðeins um 30% af CAS9, sem þýðir að líklegra er að þau berist til frumna.

Þann 12. október 2022 birti teymi Zhang Feng í Nature tímaritinu undir yfirskriftinni: Structure of the Omega Nickase ISRB in Complex with ωrna and Target DNA [2].

Rannsóknin greindi frekar frosna rafeindasmásjá uppbyggingu ISRB-ωRNA og mark DNA flókins í Omega kerfinu.

ISCB er forfaðir CAS9, og ISRB er sama hlutur skorts á HNH kjarnsýruléni ISCB, þannig að stærðin er minni, aðeins um 350 amínósýrur.DNA leggur einnig grunninn að frekari þróun og verkfræðilegri umbreytingu.

RNA-stýrt IsrB er meðlimur OMEGA fjölskyldunnar sem er kóðuð af IS200/IS605 yfirfjölskyldu transposons.Frá sýklafræðilegri greiningu og sameiginlegum einstökum lénum er líklegt að IsrB sé undanfari IscB, sem er forfaðir Cas9.

Í maí 2022 birti Lovely Dragon Laboratory frá Cornell háskóla grein í tímaritinu Science [3] þar sem hún greindi uppbyggingu IscB-ωRNA og aðferð þess til að skera DNA.

Í samanburði við IscB og Cas9 skortir IsrB HNH núkleasa lénið, REC blaðið og flest PAM röð víxlverkandi lén, svo IsrB er mun minna en Cas9 (aðeins um 350 amínósýrur).Hins vegar er smæð IsrB jafnvægið með tiltölulega stóru leiðar-RNA (omega RNA þess er um 300 nt langt).

Teymi Zhang Feng greindi byggingu kró-rafeindasmásjár IsrB (DtIsrB) frá loftfirrtu bakteríunni Desulfovirgula thermocuniculi með raka hita og samstæðu hennar af ωRNA og mark-DNA.Byggingargreining sýndi að heildarbygging IsrB próteins deildi burðarás með Cas9 próteini.

En munurinn er sá að Cas9 notar REC lobe til að auðvelda markagreiningu á meðan IsrB treystir á ωRNA þess, en hluti þess myndar flókna þrívíddarbyggingu sem virkar eins og REC.

Til að skilja betur byggingarbreytingar IsrB og Cas9 meðan á þróuninni frá RuvC stóð, bar teymi Zhang Feng saman DNA-bindingarmarkmið RuvC (TtRuvC), IsrB, CjCas9 og SpCas9 frá Thermus thermophilus.

Byggingargreining á IsrB og ωRNA þess skýrir hvernig IsrB-ωRNA þekkir og klýfur mark-DNA í sameiningu og gefur einnig grunn fyrir frekari þróun og verkfræði þessa smækkaða kjarna.Samanburður við önnur RNA-stýrð kerfi varpar ljósi á hagnýt samskipti milli próteina og RNA, sem eykur skilning okkar á líffræði og þróun þessara fjölbreyttu kerfa.

Tenglar:

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