في السنوات العشر الماضية ، تطورت تقنية تحرير الجينات المعتمدة على كريسبر بسرعة ، وتم تطبيقها بنجاح في علاج الأمراض الوراثية والسرطان في التجارب السريرية البشرية.في الوقت نفسه ، يقوم العلماء في جميع أنحاء العالم باستمرار بالاستفادة من أدوات جديدة مع إمكانية تعديل الجينات لحل مشاكل أدوات تحرير الجينات الحالية والحاسمة.

في سبتمبر 2021 ، نشر فريق Zhang Feng ورقة بحثية في مجلة Science Journal [1] ، ووجدوا أن مجموعة كبيرة من المحولات المشفرة RNA توجه إنزيمات الحمض النووي وأطلق عليها اسم نظام Omega (بما في ذلك ISCB ، ISRB ، TNP8).ووجدت الدراسة أيضًا أن نظام أوميغا يستخدم جزءًا من الحمض النووي الريبي لتوجيه السلسلة المزدوجة للحمض النووي المقطوع ، وهي ωRNA.والأهم من ذلك ، أن إنزيمات الحمض النووي صغيرة جدًا ، حوالي 30٪ فقط من CAS9 ، مما يعني أنه من المحتمل أن يتم توصيلها إلى الخلايا.

في 12 أكتوبر 2022 ، نشر فريق Zhang Feng في مجلة Nature بعنوان: هيكل Omega Nickase ISRB في مركب مع ωrna و Target DNA [2].

حللت الدراسة كذلك بنية المجهر الإلكتروني المجمدة لـ ISRB-RNA ومركب الحمض النووي المستهدف في نظام أوميغا.

ISCB هو سلف CAS9 ، و ISRB هو نفس موضوع نقص مجال الحمض النووي HNH في ISCB ، وبالتالي فإن الحجم أصغر ، فقط حوالي 350 من الأحماض الأمينية.يوفر الحمض النووي أيضًا الأساس لمزيد من التطوير والتحول الهندسي.

IsrB الموجه من الحمض النووي الريبي هو أحد أعضاء عائلة أوميغا المشفرة بواسطة عائلة الترانسبوزونات IS200 / IS605.من تحليل النشوء والتطور والمجالات الفريدة المشتركة ، من المحتمل أن يكون IsrB هو سلف IscB ، وهو سلف Cas9.

في مايو 2022 ، نشر مختبر التنين الجميل بجامعة كورنيل ورقة بحثية في مجلة Science [3] ، حللت فيها بنية IscB-ωRNA وآليتها في قطع الحمض النووي.

بالمقارنة مع IscB و Cas9 ، يفتقر IsrB إلى مجال نوكلياز HNH وفص REC ومعظم مجالات تفاعل تسلسل PAM ، لذلك فإن IsrB أصغر بكثير من Cas9 (فقط حوالي 350 من الأحماض الأمينية).ومع ذلك ، فإن الحجم الصغير لـ IsrB يتم موازنته بواسطة دليل RNA كبير نسبيًا (يبلغ طول أوميغا RNA حوالي 300 نانومتر).

قام فريق Zhang Feng بتحليل بنية مجهر الإلكترون المبرد لـ IsrB (DtIsrB) من البكتيريا اللاهوائية ذات الحرارة الرطبة Desulfovirgula thermocuniculi ومركبها من ωRNA والدنا المستهدف.أظهر التحليل الهيكلي أن الهيكل العام لبروتين IsrB يشترك في بنية العمود الفقري مع بروتين Cas9.

لكن الاختلاف هو أن Cas9 يستخدم فص REC لتسهيل التعرف على الهدف ، بينما يعتمد IsrB على ωRNA الخاص به ، والذي يشكل جزء منه بنية معقدة ثلاثية الأبعاد تعمل مثل REC.

لفهم التغييرات الهيكلية لـ IsrB و Cas9 بشكل أفضل أثناء التطور من RuvC ، قارن فريق Zhang Feng هياكل ربط الحمض النووي المستهدفة لـ RuvC (TtRuvC) و IsrB و CjCas9 و SpCas9 من Thermus thermophilus.

يوضح التحليل الهيكلي لـ IsrB و ωRNA الخاص به كيف يتعرف IsrB-ωRNA بشكل مشترك على الحمض النووي المستهدف ويقطعه ، كما يوفر أساسًا لمزيد من التطوير والهندسة لهذا النيوكليز المصغر.تسلط المقارنات مع الأنظمة الأخرى الموجهة من RNA الضوء على التفاعلات الوظيفية بين البروتينات و RNAs ، مما يعزز فهمنا لبيولوجيا وتطور هذه الأنظمة المتنوعة.

الروابط:

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