一个更好的起点基因编辑工具

CRISPR已经迎来了基因组医学的时代。的强大的工具开发CRISPR-Cas9治疗遗传疾病的流行。然而,有一个“最后一英里”问题——这些工具需要有效地交付到病人的每一个细胞,和大多数Cas9s太大被安装到流行的基因治疗载体,如adenovirus-associated病毒(AAV)。

在新的研究中,康奈尔大学的科学家们提供了一个解释如何解决这个问题的本质:他们用原子精度如何定义transposon-derived系统编辑DNA RNA-guided时尚。转座子是可移动的遗传元素内的细菌。转座子编码IscB的血统,这是不到一半Cas9但同样大小的DNA编辑的能力。取代Cas9 IscB将彻底解决大小问题。

研究者的论文。”结构性基础RNA-Guided DNA与Cas9解理IscB-ωRNA和机械的比较”,在5月26日的《科学》杂志上发表。

研究人员使用低温电子显微镜(低温电子显微镜)可视化IscB-ωRNA分子从一个转座子系统在高分辨率。他们能够捕获快照系统在不同的构象状态。 他们甚至可以工程师苗条IscB变体,从IscB。 通过删除不必要的部分

“新一代的应用程序需要与其他酶融合基因编辑器和活动和大多数Cas9s已经太大病毒交付。我们正面临着交通堵塞交付结束,“说通讯作者Ailong Ke,分子生物学和遗传学教授在艺术与科学学院。“如果Cas9s可以打包成已经使用了几十年的病毒载体在基因治疗领域,像AAV,然后我们可以相信,他们可以交付,我们可以研究只关注编辑工具本身的功效。”

CRISPR-Cas9系统使用RNA作为指导来识别一个DNA序列。当找到匹配,Cas9蛋白质片段目标DNA在合适的地方;然后可以做手术在DNA修复基因疾病的水平上。 低温电子显微镜由康奈尔大学的团队收集的数据表明,IscB-ωRNA系统以类似的方式工作,以其较小的尺寸通过替换部分Cas9蛋白质与RNA(ωRNA),这是一个结构化的融合指导RNA。 取代与RNA,蛋白质成分更大的Cas9 IscB蛋白萎缩到核心化学反应中心,剪断目标DNA。

“这是了解分子的结构以及他们如何执行的化学反应,”第一作者加布里埃尔·舒勒说,毕业的微生物学领域的博士生。“这些转座子研究给了我们一个新的起点上产生更强大的和可访问的基因编辑工具”。

相信转座子——移动遗传元素——进化前体CRISPR系统。他们问麦克林托克是由诺贝尔奖得主发现芭芭拉的23岁,硕士25日博士27。

“转座子是专门的遗传搭车,融入我们的基因组拼接,”柯说。”系统内细菌特别是不断地选择——自然基本上扔骰子数十亿倍和想出真正强大的DNA手术工具,CRISPR包括在内。现在,通过定义这些酶在高分辨率,我们可以利用他们的权力。”

小如IscB相比CRISPR Cas9,研究人员认为他们能够缩小甚至更小。他们已经删除了55个氨基酸在不影响IscB的活动;他们希望未来版本的基因组编辑更小,因此更有用。

更好地理解同伴指导RNA的功能研究是另一个动机,博士后研究员co-first作者Chunyi说胡系的分子生物学和遗传学等。“还有很多谜团——就像为什么转座子使用RNA-guided系统吗?其他角色这种RNA可能玩什么?”

 研究者的一个挑战,但仍然是,尽管在试管IscB-ωRNA十分活跃,这不是在人类细胞中有效地改变DNA。下一步的研究将使用分子结构探索的可能性他们已经鉴定出导致人体细胞的低活动。“我们有一些想法,很多人实际上,我们渴望测试在不久的将来,“舒勒说。

参考:舒勒加布里埃尔,胡锦涛Chunyi Ke Ailong。结构性基础RNA-guided DNA与Cas9解理IscB-ωRNA和机械的比较。科学。0 (0):eabq7220。doi:10.1126 / science.abq7220。

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