Za posledných desať rokov sa technológia úpravy génov založená na CRISPR rýchlo rozvíjala a úspešne sa aplikovala na liečbu genetických chorôb a rakoviny v klinických štúdiách na ľuďoch.Vedci na celom svete zároveň neustále využívajú nové nové nástroje s potenciálom na úpravu génov, aby vyriešili problémy existujúcich nástrojov na úpravu génov a rozhodujúcich faktorov.

V septembri 2021 tím Zhanga Fenga publikoval článok v časopise Science [1] a zistil, že široká škála transposterov kóduje enzýmy nukleových kyselín riadené RNA a nazvala ich Omega systém (vrátane ISCB, ISRB, TNP8).Štúdia tiež zistila, že systém Omega používa časť RNA na vedenie dvojitého reťazca DNA, konkrétne ωRNA.Ešte dôležitejšie je, že tieto enzýmy nukleových kyselín sú veľmi malé, len asi 30 % CAS9, čo znamená, že je pravdepodobnejšie, že sa dostanú do buniek.

Tím Zhanga Fenga 12. októbra 2022 publikoval v časopise Nature s názvom: Structure of the Omega Nickase ISRB in Complex with ωrna and Target DNA [2].

Štúdia ďalej analyzovala zmrazenú štruktúru ISRB-ωRNA a komplexu cieľovej DNA v systéme Omega v zmrazenom elektrónovom mikroskope.

ISCB je predchodcom CAS9 a ISRB je tým istým objektom nedostatku domény nukleovej kyseliny HNH ako ISCB, takže veľkosť je menšia, len asi 350 aminokyselín.DNA tiež poskytuje základ pre ďalší vývoj a inžiniersku transformáciu.

RNA riadený IsrB je členom rodiny OMEGA kódovanej nadrodinou transpozónov IS200/IS605.Z fylogenetickej analýzy a zdieľaných jedinečných domén je IsrB pravdepodobne prekurzorom IscB, ktorý je predchodcom Cas9.

V máji 2022, Cornell University's Lovely Dragon Laboratory publikovalo článok v časopise Science [3], ktorý analyzoval štruktúru IscB-ωRNA a jej mechanizmus rezania DNA.

V porovnaní s IscB a Cas9 nemá IsrB nukleázovú doménu HNH, lalok REC a väčšinu domén interagujúcich so sekvenciou PAM, takže IsrB je oveľa menší ako Cas9 (iba asi 350 aminokyselín).Malá veľkosť IsrB je však vyvážená relatívne veľkou vodiacou RNA (jej omega RNA je dlhá asi 300 nt).

Tím Zhanga Fenga analyzoval štruktúru kryo-elektrónového mikroskopu IsrB (DtIsrB) z vlhkého tepla anaeróbnej baktérie Desulfovirgula thermocuniculi a jej komplexu ωRNA a cieľovej DNA.Štrukturálna analýza ukázala, že celková štruktúra proteínu IsrB zdieľala štruktúru hlavného reťazca s proteínom Cas9.

Rozdiel je však v tom, že Cas9 používa lalok REC na uľahčenie rozpoznávania cieľa, zatiaľ čo IsrB sa spolieha na svoju ωRNA, ktorej časť tvorí komplexnú trojrozmernú štruktúru, ktorá funguje ako REC.

Na lepšie pochopenie štrukturálnych zmien IsrB a Cas9 počas vývoja z RuvC porovnal tím Zhanga Fenga cieľové štruktúry viažuce DNA RuvC (TtRuvC), IsrB, CjCas9 a SpCas9 od Thermus thermophilus .

Štrukturálna analýza IsrB a jej ωRNA objasňuje, ako IsrB-ωRNA spoločne rozpoznáva a štiepi cieľovú DNA, a tiež poskytuje základ pre ďalší vývoj a inžinierstvo tejto miniaturizovanej nukleázy.Porovnania s inými systémami riadenými RNA zvýrazňujú funkčné interakcie medzi proteínmi a RNA, čím sa posúva naše chápanie biológie a vývoja týchto rôznych systémov.

odkazy:

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