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生物物理所在Crispr/Cas系統(tǒng)研究中獲進(jìn)展

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生物物理所在Crispr/Cas系統(tǒng)研究中獲進(jìn)展

摘要: 　　12月15日，分子細(xì)胞（Molecular Cell）雜志在線發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院生物物理學(xué)習(xí)所王艷麗課題組關(guān)于CRISPR-Cas系統(tǒng)的最新學(xué)習(xí)成果，文章標(biāo)題為C2c1-sgRNA Complex Structure Reveals RNA-Guided DNA Cleavage Mecha ...

　　12月15日，分子細(xì)胞（Molecular Cell）雜志在線發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院生物物理學(xué)習(xí)所王艷麗課題組關(guān)于CRISPR-Cas系統(tǒng)的最新學(xué)習(xí)成果，文章標(biāo)題為C2c1-sgRNA Complex Structure Reveals RNA-Guided DNA Cleavage Mechanism。
　　CRISPR-Cas系統(tǒng)由成簇且有規(guī)律間隔的短回文重復(fù)序列和它的相關(guān)蛋白（Cas）構(gòu)成，它是原核生物中的由RNA介導(dǎo)的獲得性免疫系統(tǒng)，其主要功能是抵御外來入侵的遺傳物質(zhì)。另外，CRISPR-Cas系統(tǒng)還被廣泛用于基因組編輯，其中CRISPR-Cas9的使用范圍最廣泛。最近新發(fā)現(xiàn)的另一種Cas蛋白C2c1，有著與Cas9類似的功能。這不禁讓人想到：C2c1是否也可以被開發(fā)成新的基因編輯工具？王艷麗課題組的這一工作或許可以給這個(gè)想法的實(shí)現(xiàn)提供一些新的理論基礎(chǔ)。
　　在該學(xué)習(xí)中，課題組成員解析了結(jié)合有sgRNA的C2c1晶體結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)顯示C2c1由兩個(gè)區(qū)域構(gòu)成，分別是具有識(shí)別sgRNA功能的REC區(qū)域和具有核酸酶功能的NUC區(qū)域。sgRNA是由crRNA和tracrRNA人工嵌合而成，其中，crRNA結(jié)合在C2c1的中心孔道內(nèi)，tracrRNA則被安置在C2c1外表面的凹槽中。有趣的是，通過進(jìn)一步觀察，課題組學(xué)習(xí)人員發(fā)現(xiàn)C2c1對(duì)應(yīng)的sgRNA呈現(xiàn)出一種與Cas9對(duì)應(yīng)的sgRNA或最近報(bào)道過的Cpf1所對(duì)應(yīng)的crRNA顯著不同的結(jié)構(gòu)。受到這個(gè)新結(jié)構(gòu)的提示，學(xué)習(xí)人員一方面分析了其他物種的C2c1所對(duì)應(yīng)的sgRNA結(jié)構(gòu)，另一方面縮短了該sgRNA的長(zhǎng)度，并進(jìn)行活性實(shí)驗(yàn)，這兩方面的結(jié)果都初步驗(yàn)證了這種獨(dú)特結(jié)構(gòu)的真實(shí)性和有效性。此外，該學(xué)習(xí)還發(fā)現(xiàn)目的序列的單個(gè)堿基突變可以顯著降低C2c1剪切活性，這表明C2c1對(duì)靶定的目的序列有極其嚴(yán)格的要求，這一學(xué)習(xí)結(jié)果有助于開發(fā)新的基因組編輯工具，降低基因編輯過程中的脫靶現(xiàn)象。
　　王艷麗課題組的劉亮（博士后）和陳鵬（學(xué)習(xí)生）分別為本文的第一作者和第二作者，該學(xué)習(xí)得到科技部、國(guó)家自然科學(xué)基金以及中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（B類）的資助，上海同步輻射光源為該學(xué)習(xí)提供了重要的技術(shù)支持。

　　圖注：AacC2c1-sgRNA復(fù)合物的整體結(jié)構(gòu)。(A) AacC2c1蛋白各結(jié)構(gòu)域的分布；(B 和C) 結(jié)合有sgRNA的C2c1晶體結(jié)構(gòu)的正交視圖，B圖為卡通結(jié)構(gòu)，C圖為表面結(jié)構(gòu)，其中sgRNA的crRNA局部用紅色顯示，tracrRNA局部用黑色顯示。
　　來源:生物物理學(xué)習(xí)所　　編輯:過程中的脫靶現(xiàn)象生物物理所在Crispr/Cas系統(tǒng)研究中獲進(jìn)展  |  責(zé)任編輯：曉木蟲
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