Sa nakalipas na sampung taon, ang teknolohiya sa pag-edit ng gene batay sa CRISPR ay mabilis na umunlad, at matagumpay na nailapat sa paggamot ng mga genetic na sakit at kanser sa mga klinikal na pagsubok ng tao.Kasabay nito, ang mga siyentipiko sa buong mundo ay patuloy na gumagamit ng mga bagong bagong tool na may potensyal sa pag-edit ng gene upang malutas ang mga problema ng mga kasalukuyang tool sa pag-edit ng gene at mga desisyon.

Noong Setyembre 2021, naglathala ang koponan ni Zhang Feng ng isang papel sa Science journal [1], at nalaman na ang malawak na hanay ng mga transposter ay nag-code ng RNA guided nucleic acid enzymes at pinangalanan itong Omega system (kabilang ang ISCB, ISRB, TNP8).Natuklasan din ng pag-aaral na ang sistema ng Omega ay gumagamit ng isang seksyon ng RNA upang gabayan ang pagputol ng DNA dual chain, katulad ng ωRNA.Higit sa lahat, ang mga nucleic acid enzyme na ito ay napakaliit, halos 30% lang ng CAS9, na nangangahulugang mas malamang na maihatid ang mga ito sa mga cell.

Noong Oktubre 12, 2022, inilathala ng pangkat ni Zhang Feng sa journal ng Kalikasan na pinamagatang: Structure of the Omega Nickase ISRB in Complex with ωrna at Target DNA [2].

Sinuri pa ng pag-aaral ang frozen electron microscope structure ng ISRB-ωRNA at target na DNA complex sa Omega system.

Ang ISCB ay ang ninuno ng CAS9, at ang ISRB ay ang parehong bagay ng kakulangan ng HNH nucleic acid domain ng ISCB, kaya ang laki ay mas maliit, mga 350 amino acid lamang.Nagbibigay din ang DNA ng pundasyon para sa karagdagang pag-unlad at pagbabagong-anyo ng engineering.

Ang RNA-guided IsrB ay isang miyembro ng OMEGA family na naka-encode ng IS200/IS605 superfamily ng mga transposon.Mula sa pagsusuri ng phylogenetic at nagbahagi ng mga natatanging domain, malamang na ang IsrB ang pasimula ng IscB, na siyang ninuno ng Cas9.

Noong Mayo 2022, naglathala ang Lovely Dragon Laboratory ng Cornell University ng isang papel sa journal Science [3], na sinusuri ang istruktura ng IscB-ωRNA at ang mekanismo nito sa pagputol ng DNA.

Kung ikukumpara sa IscB at Cas9, kulang ang IsrB ng HNH nuclease domain, ang REC lobe, at karamihan sa mga domain na nakikipag-ugnayan sa pagkakasunud-sunod ng PAM, kaya ang IsrB ay mas maliit kaysa sa Cas9 (mga 350 amino acid lamang).Gayunpaman, ang maliit na sukat ng IsrB ay balanse ng isang medyo malaking gabay na RNA (ang omega RNA nito ay halos 300 nt ang haba).

Sinuri ng koponan ni Zhang Feng ang cryo-electron microscope structure ng IsrB (DtIsrB) mula sa damp-heat anaerobic bacterium na Desulfovirgula thermocuniculi at ang complex ng ωRNA at target na DNA nito.Ipinakita ng pagsusuri sa istruktura na ang pangkalahatang istraktura ng protina ng IsrB ay nagbahagi ng isang istraktura ng gulugod na may protina ng Cas9.

Ngunit ang pagkakaiba ay ginagamit ng Cas9 ang REC lobe upang mapadali ang pagkilala sa target, habang ang IsrB ay umaasa sa ωRNA nito, isang bahagi nito na bumubuo ng isang kumplikadong three-dimensional na istraktura na kumikilos tulad ng REC.

Upang mas maunawaan ang mga pagbabago sa istruktura ng IsrB at Cas9 sa panahon ng ebolusyon mula sa RuvC, inihambing ng koponan ni Zhang Feng ang target na DNA-binding na istruktura ng RuvC (TtRuvC), IsrB, CjCas9 at SpCas9 mula sa Thermus thermophilus .

Ang structural analysis ng IsrB at ang ωRNA nito ay nililinaw kung paano ang IsrB-ωRNA ay magkatuwang na kinikilala at tinatanggal ang target na DNA, at nagbibigay din ng batayan para sa karagdagang pag-unlad at engineering ng miniaturized na nuclease na ito.Ang mga paghahambing sa iba pang mga sistemang ginagabayan ng RNA ay nagtatampok ng mga functional na pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga protina at RNA, na nagsusulong sa aming pag-unawa sa biology at ebolusyon ng magkakaibang mga sistemang ito.

Mga link:

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