王艳丽中科院 中科院王艳丽课题组Cell子刊解析新型基因组编辑工具结构
首先我们来了解C2c2是什么,CRISPR 第一大类主要是包括type1 type3和type4,这一大类一个显著的特征是由多个蛋白组成的作用复合体,而第二大类,包括type2,5和6,主要由一个单独的Cas蛋白来和crRNA结合发挥作用。
比如最常见的Cas9蛋白则来源于第二大类中的type2。最近科学家们发现第二大类中type5,又可以具体分为3个亚类,其中Cpf1,是V-A CRISPR 内切酶,不同于其它Cas蛋白产生平末端,Cpf1主要产生粘性末端。
Cpf1和cas9类似,基于两叶构型,包括REC和NUC两个lobe,其中REC lobe包括RuvC WED Nuc 和PI domain,而Cpf1不同于Cas9,不具备HNH domain,这可能表明cpf1识别DNA机制不同。
对于我们要讲的C2c1,是一类最新鉴定出来的V-B亚类CRISPR工具,不同于Cpf1,C2c1采用双RNA指引的方式,最近的研究表明,可以类似于Cas9,可以将78bp的tracRNA和crRNA融合发挥作用。不过与Cpf1类似,C2c1识别5‘端的富含T的PAM。
为了确认C2c1如何组装crRNA和traceRNA,科学家们,解析了3.1A的晶体结构。
从上图可以看出来,C2c1同样含有同样的REC lobe和核酶lobe,使用Dali进行结构相似性比对,可以看到Cpf1与C2c1的结构最类似,其中最相似的部分来源于RuvC domain,而在其它区域相似性较差。
与结构预测的不同,REC2 domain中包含的BHdomain并未像在Cas9和Cpf1中一样。
科学家们,使用复合111bp的sgRNA来确定crRNA和traceRNA的结构。其中科学家们发现sgRNA 是由四个helical stems组成,分别命名为P1-P4.
其中P1-P4,由4个链接区域连接,和两个L1,L3的loop,尤其是,可以看到DR和tracrRNA连接区域采取pseduoknot结构,而不是简单的stem loop结构。
在结构基础上,科学家们,在J2/4 连接区域,进行了12nt或者15nt的缩小,不过仍然可以得到近似于wt活性。
提示这一区域可能并不重要。
针对于C2C1的两个核酸酶结构,科学家们,针对Nuc domain进行了结构类似的搜索,非常奇怪,并未发现任何相似的结构。因此,c2c1的切割机制仍有待进一步解析。
总体来说,科学家们的工作对我们进一步了解CRISPR家族的功能起到了非常重要的作用,随着人们对于不同蛋白功能的逐步了解,相信最终会对生物技术有着非常大的提高!
![王亮中科院 王亮[中国科学院新疆理化技术研究所研究员]](https://pic.bilezu.com/upload/e/e3/ee355f8527bd9106f31da07c629767ec_thumb.jpg)
