CRISPR再添新工具，真核生物中類“基因魔剪”機(jī)制首次揭示

===

圖中是Fanzor蛋白（灰色、黃色、淺藍(lán)色和粉色）與ωRNA（紫色）及其目標(biāo)DNA（紅色）復(fù)合的冷凍電鏡圖。非目標(biāo)DNA鏈呈藍(lán)色。

圖片來源：麻省理工學(xué)院

美國麻省理工學(xué)院麥戈文腦研究所、麻省理工學(xué)院博德研究所和哈佛大學(xué)張鋒團(tuán)隊(duì)在真核生物中發(fā)現(xiàn)了第一個可編程的RNA引導(dǎo)系統(tǒng)。29日發(fā)表于《自然》雜志上的論文稱，這種基于Fanzor蛋白的系統(tǒng)能對人類基因組進(jìn)行編輯，類似于CRISPR的基因編輯系統(tǒng)。與CRISPR-Cas系統(tǒng)相比，F(xiàn)anzor蛋白系統(tǒng)更精準(zhǔn)，有望成為被遞送至人類細(xì)胞的新型基因編輯工具。

研究表明，RNA引導(dǎo)的DNA切割機(jī)制存在于包括真核生物在內(nèi)的所有生命王國。張鋒表示，這個新系統(tǒng)是對人類細(xì)胞進(jìn)行精確改變的另一種方式，補(bǔ)充了已有的基因組編輯工具。

兩年前，團(tuán)隊(duì)成員在原核生物中發(fā)現(xiàn)了一類名為OMEGA的RNA可編程系統(tǒng)，這種系統(tǒng)通常與細(xì)菌基因組中的轉(zhuǎn)座元件或“跳躍基因”相關(guān)聯(lián)，并可能產(chǎn)生CRISPR-Cas系統(tǒng)。這項(xiàng)研究還突顯了原核生物OMEGA系統(tǒng)和真核生物中Fanzor蛋白之間的相似之處，表明Fanzor蛋白可能也使用RNA引導(dǎo)的機(jī)制來靶向和切割DNA。

在這項(xiàng)研究中，研究人員從真菌、藻類和變形蟲物種以及北圓蛤中均分離出Fanzor蛋白。Fanzor蛋白的生化特征研究結(jié)果表明，它們是切割DNA的核酸內(nèi)切酶，使用附近的非編碼RNA（即ωRNA）來靶向基因組中的特定位置。這是第一次在動物等真核生物中發(fā)現(xiàn)這種機(jī)制。

進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)anzor蛋白可對人類細(xì)胞基因組的特定位點(diǎn)進(jìn)行靶向的插入與缺失編輯，證明了Fanzor蛋白作為基因組編輯工具的潛力。

研究人員通過工程化技術(shù)，在蛋白質(zhì)中引入了一系列突變，使其活性增加了10倍。此外，F(xiàn)anzor蛋白沒有顯示出“附帶活性”，即當(dāng)RNA引導(dǎo)內(nèi)切酶切割DNA時，會同時降解鄰近的DNA或RNA。這些結(jié)果表明，F(xiàn)anzor蛋白有可能被開發(fā)為高效的基因組編輯程序。

科技日報(bào)記者 張佳欣