在過去幾年中，CRISPR-Cas9已經(jīng)邁過了實(shí)驗(yàn)室的限制，進(jìn)入了臨床研究的階段。這種基因編輯工具CRISPR-Cas9可以糾正個(gè)體細(xì)胞內(nèi)的缺陷，未來可以治愈或預(yù)防多種人類疾病。但Cas9系統(tǒng)改變的是DNA，而不是RNA，一些專家認(rèn)為CRISPR平臺(tái)實(shí)際上也可以用于修改RNA。

現(xiàn)在，Salk研究所的科學(xué)家們報(bào)道了CRISPR-Cas13d的詳細(xì)分子結(jié)構(gòu)，這是一種可用于新興RNA編輯技術(shù)的酶。研究人員通過低溫電子顯微鏡（cryo-EM）對(duì)酶進(jìn)行了剖析，這將有助于大家了解CRISPR系統(tǒng)在RNA編輯方面的細(xì)節(jié)機(jī)制。

這一研究成果公布在9月20日的Cell雜志上。

文章作者，Salk研究所的Dmitry Lyumkis說，“這項(xiàng)研究提供了RNA靶向基因工程的分子藍(lán)圖。為進(jìn)行這種重要生物醫(yī)學(xué)研究解析了其所需的工具。”

CRISPR初是在細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)，可以將一段遺傳密碼換成另一段遺傳密碼，被稱為“分子剪刀”。在CRISPR-Cas9系統(tǒng)中，Cas9是切割DNA的酶。然而，針對(duì)RNA的編輯工具也可以幫助科學(xué)家們修改基因的活性，同時(shí)不會(huì)對(duì)基因本身造成yong久性改變——這種改變可能是危險(xiǎn)的。

“DNA是不變的，但是從DNA中復(fù)制的RNA信息總是在變化，”文章另外一位作者，Silvana Konermann說，“通過直接控制RNA來調(diào)節(jié)這些信息，對(duì)于影響細(xì)胞的命運(yùn)具有重要意義。”

今年早些時(shí)候，Konermann和Helmsley-Salk研究員Patrick Hsu在Cell上發(fā)表了另一篇論文（Cas13d：一種小巧而強(qiáng)大的CRISPR核酸酶），發(fā)現(xiàn)了名為CRISPR-Cas13d的酶家族，并發(fā)現(xiàn)了這種替代CRISPR系統(tǒng)在識(shí)別和切割RNA方面是有效的。這一研究還表明，這一工具可用于糾正癡呆癥患者細(xì)胞中引起疾病的蛋白質(zhì)失衡。

新研究由Lyumkis和Hsu實(shí)驗(yàn)室合作完成，在之前研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步解釋了其工作原理的分子細(xì)節(jié)。

“在我們之前的論文中，我們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的CRISPR家族，可用于直接在人體細(xì)胞內(nèi)部設(shè)計(jì)RNA，”Hsu說， “現(xiàn)在我們已經(jīng)能夠解析了Cas13d的結(jié)構(gòu)，我們可以更詳細(xì)地看到酶如何被引導(dǎo)到RNA，以及它如何能夠切割RNA。這些新知識(shí)使我們能夠改進(jìn)系統(tǒng)，并使其更為有效，為治療基于RNA的疾病的新策略鋪平了道路。”

在文章中，研究人員使用cryo-EM在不同的動(dòng)態(tài)狀態(tài)下冷凍酶，揭示了Cas13d新的細(xì)節(jié)，解碼一系列活動(dòng)，而不是僅僅在一個(gè)時(shí)間點(diǎn)看到一次活動(dòng)。

“這使我們能夠看到Cas13d是如何引導(dǎo)，結(jié)合和靶向RNA的，”文章的作者，Lyumkis實(shí)驗(yàn)室的研究助理Cheng Zhang說。 “我們希望這些新知識(shí)能夠幫助擴(kuò)展基因編輯工具的功能。”

原文標(biāo)題：

Structural Basis for the RNA-Guided Ribonuclease Activity of CRISPR-Cas13d

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