新发现的CRISPR免疫系统关闭感染细胞阻止感染

在一个罕见的壮举,犹他州立大学生物化学家汤森标志和瑞安·杰克逊,与合作者一起,没有一个出版,但两个开创性的论文一个顶级,本周同行评议的期刊。他们的发现描述新发现的CRISPR免疫系统的结构和功能,与知名CRISPR系统停用外源基因保护细胞——关闭感染细胞阻止感染。

“有了这个新系统,称为Cas12a2,我们看到结构和功能与CRISPR任何观察到的系统到目前为止,”杰克逊说,助理教授在犹他州的化学和生物化学。

论文,一般研究人员以及来自德国亥姆霍兹RNA-based感染研究所的同事,美国的生物技术公司本森希尔和德克萨斯大学奥斯汀分校,报告发现“Cas12a2引发流产感染通过RNA-triggered销毁dsDNA”和“CRISPR-Cas12a2 RNA目标释放了无差别的核酸酶活动”在1月4日的《自然》杂志。

这项研究是由美国卫生与人类服务(National Institutes of Health)。

CRISPR可控的缩写,一口“定期聚集空间短回文重复,”吸引了科学家的想象力和外行都与其基因编辑的潜力。CRISPR研究DNA序列和CRISPR-associated (Cas)的蛋白质,这实际上是细菌的免疫系统,仍然是一个年轻的领域,虽然收到广泛关注的基因编辑应用程序和最近的诺贝尔奖颁发给詹妮弗Doudna和阿贝。杰克逊和标志是全球研究人员破译这些系统的基本结构,是什么让他们做出选择。

”结果报道在我们两个自然论文近六年时间,”杰克逊说。

识别作为一种独特的免疫系统在过去的五年里,二班,V型知名CRISPR-Cas9 Cas12a2有点类似,它与目标DNA结合和削减——如分子剪刀——有效地关闭目标基因。但比Cas9 CRISPR-Cas12a2绑定一个不同的目标,而绑定有截然不同的效果。

“Cas12a2蛋白质绑定RNA,经历了主要的构象变化打开一个无差别的活性部位进行DNA破坏,”杰克逊说。“Cas12a2破坏靶细胞的DNA和RNA,导致他们衰老。”

使用低温电子显微镜或“低温电子显微镜”,通常的团队展示CRISPR-Cas12a2的这种独特的方面,包括其RNA-triggered退化单链RNA, DNA单链和双链DNA,导致称为流产感染的天然防御策略。

“流产感染是一种天然的抗噬菌体策略使用的细菌和古生菌限制病毒和其他病原体的传播,”标志,三年级博士生。“例如,流产感染阻止病毒成分,被感染的细胞复制。”

杰克逊说球队的结构Cas12a2切削的过程中双链DNA。

“难以置信的是,Cas12a2核酸酶通常直的双螺旋DNA弯曲90度,迫使螺旋的骨干到酶的活性部位,在哪里,”他说。“这是一个非凡的改变结构观察——这一现象引发声音喘息声从同行的科学家。”

杰克逊说的区别健康细胞,恶性肿瘤细胞或受感染的细胞是遗传。

“如果Cas12a2可以被用来识别、目标和破坏细胞在基因水平,潜在的治疗应用是重要的,”他说。

诊断功能,此外,Cas12a2的RNA中描述的一组文件,可以提前努力遏制一些遗传疾病的影响。

“我们只是皮毛,但我们相信Cas12a2可能导致改进和额外CRISPR技术将大大造福社会,”杰克逊说。

引用:Dmytrenko O,诺伊曼GC标志T, et al . Cas12a2引发流产感染通过RNA-triggered dsDNA的毁灭。自然。1月4日在线发表2023:1-7。doi:10.1038 / s41586 - 022 - 05559 - 3

布拉沃JPK标志T, Naegle B,贝赛CL,杰克逊RN,泰勒DW。RNA针对CRISPR-Cas12a2释放了无差别的核酸酶的活动。自然。1月4日在线发表2023:1-6。doi:10.1038 / s41586 - 022 - 05560 - w

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