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Science：重大突破！张锋在CRISPR系统之外发现了新的可编程基因编辑蛋白

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来源：互联网
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2021-09-18
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陈洪烈

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作者：医诺维

CRISPR基因编辑技术自问世以来，就表现出其他基因编辑技术无可比拟的优势，并深刻改变了基因编辑领域乃至整个生命科学的研究模式。在过去十年内，科学家们已经将来自微生物的CRISPR系统改造成了基因编辑技术，这是一种精确的、可编程的修改DNA的系统。

2021年9月9日，麻省理工学院张锋教授联合哈佛大学的研究人员在顶级期刊" Science"上发表了一篇题为"The widespread IS200/605 transposon family encodes diverse programmable RNA-guided endonucleases"的研究论文。

张锋团队发现了一类新的可编程DNA修饰系统，称为OMEGA，它可能自然地参与整个细菌基因组中重排小片段DNA的工作。

目前，研究人员已经把它设计在人类细胞中工作，这表明它们可能有助于基因编辑疗法的开发，它们的体形很小，仅为Cas9大小的30%，使它们更容易比体积更大的酶传递给细胞。

该研究提供证据表明，天然RNA引导的酶是地球上最丰富的蛋白质之一，指向一个广阔的生物学新领域，它将推动基因组编辑技术的下一次革命。

张锋表示，这些酶一直隐藏在我们的眼皮底下。这些结果表明，有更多可编程系统作为有用技术等待发现和开发。

可编程酶，尤其是那些使用RNA引导的酶，可以快速适应不同的用途。例如，CRISPR酶自然地使用RNA向导来靶向病毒入侵者，但研究人员可以通过生成自己的RNA向导将Cas9定向到任何目标。

OMEGA蛋白质可能由RNA控制的IscBs蛋白质的基因，IscB不参与CRISPR免疫反应，也不清楚是否与RNA相关联，但它们看起来像小的DNA切割酶。

研究人员发现，每个IscB附近都有一个小RNA编码，它指导IscB酶切割特定的DNA序列。研究人员称这些RNA为“ωRNA”。

此外，通过实验表明，另外两类称为IsrB和TnpB的小蛋白质，是细菌中最丰富的基因之一，也使用ωRNAs来指导DNA的裂解。

具体而言，IscB、IsrB和TnpB存在于称为转座子的可动遗传因子中。研究人员表示，每次这些转座子移动时，它们都会产生一个新的gRNA，使它们编码的酶能够在基因组的其他地方进行切割。

转座子通常被认为是自私的DNA片段，只关心自己的流动性和保存。但是如果宿主能够“劫持”这些系统并重新利用它们，那么宿主可能会获得新的能力，就像拥有自适应免疫的CRISPR系统一样。目前尚不清楚细菌如何从这种基因组改组中受益，或者它们是否会受益。

研究人员表示，IscBs和TnpBs似乎是Cas9和Cas12 CRISPR系统的前身。研究人员怀疑它们与IsrB一起也可能产生了其他RNA引导的酶，并渴望找到它们。

研究人员还对进一步追踪RNA引导系统的进化感兴趣，并表示，发现所有这些新系统有助于了解RNA引导系统是如何进化的，但我们不知道RNA引导活性本身从何而来。了解这些起源可以为开发更多种类的可编程工具铺平道路。