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在過去幾年中，CRISPR-Cas9已經(jīng)邁過了實驗室的限制，進入了臨床研究的階段。這種基因編輯工具CRISPR-Cas9可以糾正個體細胞內(nèi)的缺陷，未來可以治愈或預防多種人類疾病。但Cas9系統(tǒng)改變的是DNA，而不是RNA，一些專家認為CRISPR平臺實際上也可以用于修改RNA。

現(xiàn)在，Salk研究所的科學家們報道了CRISPR-Cas13d的詳細分子結構，這是一種可用于新興RNA編輯技術的酶。研究人員通過低溫電子顯微鏡（cryo-EM）對酶進行了剖析，這將有助于大家了解CRISPR系統(tǒng)在RNA編輯方面的細節(jié)機制。

這一研究成果公布在9月20日的Cell雜志上。

文章作者，Salk研究所的Dmitry Lyumkis說，“這項研究提供了RNA靶向基因工程的分子藍圖。為進行這種重要生物醫(yī)學研究解析了其所需的工具。”

CRISPR初是在細菌中發(fā)現(xiàn)，可以將一段遺傳密碼換成另一段遺傳密碼，被稱為“分子剪刀”。在CRISPR-Cas9系統(tǒng)中，Cas9是切割DNA的酶。然而，針對RNA的編輯工具也可以幫助科學家們修改基因的活性，同時不會對基因本身造成yong久性改變——這種改變可能是危險的。

“DNA是不變的，但是從DNA中復制的RNA信息總是在變化，”文章另外一位作者，Silvana Konermann說，“通過直接控制RNA來調(diào)節(jié)這些信息，對于影響細胞的命運具有重要意義。”

今年早些時候，Konermann和Helmsley-Salk研究員Patrick Hsu在Cell上發(fā)表了另一篇論文（Cas13d：一種小巧而強大的CRISPR核酸酶），發(fā)現(xiàn)了名為CRISPR-Cas13d的酶家族，并發(fā)現(xiàn)了這種替代CRISPR系統(tǒng)在識別和切割RNA方面是有效的。這一研究還表明，這一工具可用于糾正癡呆癥患者細胞中引起疾病的蛋白質失衡。

新研究由Lyumkis和Hsu實驗室合作完成，在之前研究的基礎上，進一步解釋了其工作原理的分子細節(jié)。

“在我們之前的論文中，我們發(fā)現(xiàn)了一個新的CRISPR家族，可用于直接在人體細胞內(nèi)部設計RNA，”Hsu說， “現(xiàn)在我們已經(jīng)能夠解析了Cas13d的結構，我們可以更詳細地看到酶如何被引導到RNA，以及它如何能夠切割RNA。這些新知識使我們能夠改進系統(tǒng)，并使其更為有效，為治療基于RNA的疾病的新策略鋪平了道路。”

在文章中，研究人員使用cryo-EM在不同的動態(tài)狀態(tài)下冷凍酶，揭示了Cas13d新的細節(jié)，解碼一系列活動，而不是僅僅在一個時間點看到一次活動。

“這使我們能夠看到Cas13d是如何引導，結合和靶向RNA的，”文章的作者，Lyumkis實驗室的研究助理Cheng Zhang說。 “我們希望這些新知識能夠幫助擴展基因編輯工具的功能。”

原文標題：

Structural Basis for the RNA-Guided Ribonuclease Activity of CRISPR-Cas13d

（轉化醫(yī)學網(wǎng)）