【48812】“RNA魔剪”新成员“面纱”揭开定位病变细胞更精准--健康·日子--人民网

  CRISPR-Cas13体系能够靶向修改RNA，被称为“RNA魔剪”。跟着科学家们研讨的深化，其宗族成员不断强壮。近来，宣布在《天然·通讯》的一项效果，揭开了“RNA魔剪”宗族最年青成员“CRISPR-Cas13d”的奥秘面纱。

  这项效果来自福建师范大学欧阳松应教授团队。该团队解析了瘤胃球菌的Cas13d蛋白（简称UrCas13d）与crRNA二元复合物高分辨率晶体结构，提醒了UrCas13d加工前体crRNA的酶活性关键位点，判定了crRNA的距离序列和靶向RNA之间的错配耐受性等之前没有研讨清楚的问题。

  “这就像飞机规划工程师取得了规划并制作一架飞机的图纸与工序，为修补或规划出更超卓的飞机供给了蓝图。”欧阳松应标明，这为进一步改造Cas13d作为核酸修改及检测东西，并发挥其在处理人类疾病与健康等问题上的使用潜力，供给了厚实的结构根底和理论依据。

  CRISPR-Cas体系是一种原核生物（细菌和古细菌）的免疫防护体系，该体系表达的非编码RNA（crRNA）及其相关Cas蛋白组成的复合物，使得原核生物能够辨认而且“撕碎”侵略噬菌体的核酸物质（DNA或许RNA），用以坚持自身遗传物质的“纯真”，在原核生物的进化中起到重要作用。

  “正是因为这种准确地靶向切开特定核酸序列的功用，CRISPR-Cas体系被开发成高效的基因修改东西，能够对遗传物质DNA或RNA，进行依靠核酸序列信息的准确辨认和切开。”欧阳松应说，其间名声在外的CRISPR-Cas9体系能高效地修改DNA序列，用于纠正个别细胞内的基因缺点，给很多遗传疾病和稀有病医治带来了期望，该体系现已从试验室研讨阶段进入到临床研讨阶段，具有治好或防备多种人类疾病的潜力。

  近年来，源于生物学研讨及医学范畴的巨大使用潜力，一类能够特异地靶向检测与修改RNA的CRISPR-Cas体系被发现并报导出来，命名为Cas13（包含了a、b、c、d四个宗族成员）体系。这一针对RNA的修改东西能够在RNA水平调理基因的功用，而不会对基因自身构成永久性改动。

  2018年4月，美国索尔克研讨所一个课题组和美国Arbor生物技能公司的课题组别离报导了经过生物信息学办法挑选，并经过功用试验验证的新式Cas蛋白，命名为Cas13d。作为最年青的成员，Cas13d与其他“兄弟姐妹”在功用上有着相似之处，但更有其共同之处。

  “关键在于巨细。”欧阳松应介绍，Cas13d的蛋白序列长度约为930个氨基酸，比其他Cas13宗族成员显着偏小，比Cas9更是小33%，这种尺度使其更简单包装到容量较小的载体中，如腺相关病毒（AAV）载体，因此在开发新药、新资料和新的确诊办法上具有广泛使用潜力。

  结构生物学是分子生物学、生物化学及生物物理学的分支学科，关怀的是生物大分子（例如蛋白质分子和核酸分子）的分子三维结构（包含构架和形状），取得它们的结构信息，并研讨生物大分子的结构与功用之间的联络。

  “一切的生命活动都是经过种种生物大分子的相互作用来完成，而结构生物学能够解说生物大分子的构象和相互作用的方法，从原子水平提醒生命进程的具体机制，使人们‘知其然而知其所以然’。”欧阳松应和记者说，现在结构生物学的研讨规模现已涉及到大多数重要的生命活动，分子生物学的每一个前沿打破都与结构生物学密切相关。

  在本研讨中，欧阳松应课题组将结构生物学与生命科学前沿研讨课题结合，解析了UrCas13d蛋白和crRNA二元复合物的高分辨率晶体结构，能够直观看到每一个原子的方位及它们之间的相互作用细节信息。

  “当侵略者到来，CRISPR-Cas体系会在‘指挥官’（前导序列）的调控下转录出两种‘防护资料’，其间一种便是前体crRNA，另一种是咱们研讨的Cas蛋白。”欧阳松应比方说。这一研讨清楚地解说了Cas13d这把“新式魔剪”，终究采用了什么样的空间结构布局来加工前体crRNA，并怎么结合老练的crRNA，构成具有辨认靶向RNA才能的功用复合物，然后进一步研讨清楚该蛋白具有的crRNA依靠的RNase活性的分子机理。

  相关研讨标明，Cas13d可做为一种强壮RNA修改东西，用于纠正老年痴呆症患者细胞中引起疾病的蛋白质失衡。一起，Cas13d可当作一种可控制的RNA结合模块，有用靶向细胞内的RNA转录物，为转录组工程和疾病医治供给了一个通用渠道。

  “该研讨揭开了CRISPR-Cas13d体系的奥秘面纱，对其技能机制特色有了更深刻理解，有助于这项技能更广泛地使用，然后造福人类。”欧阳松应说。

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