През последните десет години технологията за редактиране на гени, базирана на CRISPR, се разви бързо и беше успешно приложена за лечение на генетични заболявания и рак в клинични изпитвания при хора.В същото време учените по света непрекъснато използват нови нови инструменти с потенциал за редактиране на гени, за да решат проблемите на съществуващите инструменти за редактиране на гени и решения.

През септември 2021 г. екипът на Zhang Feng публикува статия в Science journal [1] и установи, че широка гама от транспостери кодират РНК управлявани ензими на нуклеинова киселина и я нарекоха Омега система (включително ISCB, ISRB, TNP8).Проучването установи също, че системата Omega използва част от РНК, за да ръководи двойната верига на режещата ДНК, а именно ωRNA.По-важното е, че тези ензими на нуклеинова киселина са много малки, само около 30% от CAS9, което означава, че е по-вероятно те да бъдат доставени до клетките.

На 12 октомври 2022 г. екипът на Zhang Feng публикува в списание Nature, озаглавено: Структура на Omega Nickase ISRB в комплекс с ωrna и целева ДНК [2].

Проучването допълнително анализира структурата на замразения електронен микроскоп на ISRB-ωRNA и целевия ДНК комплекс в системата Omega.

ISCB е предшественикът на CAS9, а ISRB е същият обект на липсата на домейна на HNH нуклеинова киселина на ISCB, така че размерът е по-малък, само около 350 аминокиселини.ДНК също осигурява основата за по-нататъшно развитие и инженерна трансформация.

РНК-насочван IsrB е член на семейството OMEGA, кодирано от IS200/IS605 суперсемейството на транспозоните.От филогенетичен анализ и споделени уникални домейни, IsrB вероятно ще бъде предшественик на IscB, който е предшественик на Cas9.

През май 2022 г. лабораторията Lovely Dragon на университета Корнел публикува статия в списание Science [3], анализираща структурата на IscB-ωRNA и нейния механизъм за разрязване на ДНК.

В сравнение с IscB и Cas9, на IsrB липсва HNH нуклеазен домейн, REC лоб и повечето PAM последователно взаимодействащи домейни, така че IsrB е много по-малък от Cas9 (само около 350 аминокиселини).Въпреки това, малкият размер на IsrB се балансира от относително голяма водеща РНК (нейната омега РНК е дълга около 300 nt).

Екипът на Zhang Feng анализира криоелектронната микроскопска структура на IsrB (DtIsrB) от анаеробната бактерия Desulfovirgula thermocuniculi с влажна топлина и нейния комплекс от ωRNA и целева ДНК.Структурният анализ показа, че цялостната структура на протеина IsrB споделя структура на гръбнака с протеин Cas9.

Но разликата е, че Cas9 използва REC лоба, за да улесни разпознаването на целта, докато IsrB разчита на своята ωRNA, част от която образува сложна триизмерна структура, която действа като REC.

За да разбере по-добре структурните промени на IsrB и Cas9 по време на еволюцията от RuvC, екипът на Zhang Feng сравни целевите ДНК-свързващи структури на RuvC (TtRuvC), IsrB, CjCas9 и SpCas9 от Thermus thermophilus.

Структурният анализ на IsrB и неговата ωRNA изяснява как IsrB-ωRNA съвместно разпознава и разцепва целевата ДНК и също така осигурява основа за по-нататъшно развитие и инженерство на тази миниатюризирана нуклеаза.Сравненията с други системи, ръководени от РНК, подчертават функционалните взаимодействия между протеини и РНК, като подобряват разбирането ни за биологията и еволюцията на тези разнообразни системи.

Връзки:

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