U proteklih deset godina, tehnologija za uređivanje gena zasnovana na CRISPR-u brzo se razvila i uspješno se primjenjuje u liječenju genetskih bolesti i raka u kliničkim ispitivanjima na ljudima.Istovremeno, naučnici širom svijeta stalno koriste nove alate s potencijalom za uređivanje gena kako bi riješili probleme postojećih alata i odluka za uređivanje gena.

U septembru 2021., Zhang Fengov tim je objavio rad u časopisu Science [1] i otkrio da širok spektar transpostera kodira enzime nukleinske kiseline vođene RNA i nazove ga Omega sistem (uključujući ISCB, ISRB, TNP8).Studija je također otkrila da Omega sistem koristi dio RNK za vođenje dvostrukog lanca DNK, odnosno ωRNA.Što je još važnije, ovi enzimi nukleinske kiseline su vrlo mali, samo oko 30% CAS9, što znači da postoji veća vjerovatnoća da će biti dostavljeni ćelijama.

Tim Zhang Fenga je 12. oktobra 2022. objavio u časopisu Nature pod naslovom: Struktura Omega Nickase ISRB u kompleksu sa ωrna i ciljnom DNK [2].

Studija je dalje analizirala strukturu zamrznutog elektronskog mikroskopa ISRB-ωRNA i kompleksa ciljne DNK u sistemu Omega.

ISCB je predak CAS9, a ISRB je isti predmet nedostatka domene HNH nukleinske kiseline ISCB, pa je veličina manja, svega oko 350 aminokiselina.DNK takođe pruža osnovu za dalji razvoj i inženjersku transformaciju.

IsrB vođen RNA je član OMEGA porodice koju kodira IS200/IS605 superfamilija transpozona.Iz filogenetske analize i zajedničkih jedinstvenih domena, IsrB je vjerovatno prekursor IscB, koji je predak Cas9.

U maju 2022. Laboratorija Lovely Dragon Univerziteta Cornell objavila je rad u časopisu Science [3], analizirajući strukturu IscB-ωRNA i njen mehanizam rezanja DNK.

U poređenju sa IscB i Cas9, IsrB nema domen HNH nukleaze, REC režanj i većinu domena u interakciji sa PAM sekvencom, tako da je IsrB mnogo manji od Cas9 (samo oko 350 aminokiselina).Međutim, mala veličina IsrB je uravnotežena relativno velikom RNK vodičem (njena omega RNK duga je oko 300 nt).

Tim Zhang Fenga analizirao je krio-elektronski mikroskopsku strukturu IsrB (DtIsrB) iz anaerobne bakterije vlažne topline Desulfovirgula thermocuniculi i njenog kompleksa ωRNA i ciljne DNK.Strukturna analiza je pokazala da cjelokupna struktura IsrB proteina dijeli strukturu kičme sa proteinom Cas9.

Ali razlika je u tome što Cas9 koristi REC režanj da olakša prepoznavanje cilja, dok se IsrB oslanja na svoju ωRNA, čiji dio čini složenu trodimenzionalnu strukturu koja djeluje kao REC.

Da bi bolje razumjeli strukturne promjene IsrB i Cas9 tokom evolucije iz RuvC-a, tim Zhang Fenga uporedio je ciljne strukture koje vežu DNK RuvC (TtRuvC), IsrB, CjCas9 i SpCas9 iz Thermus thermophilus.

Strukturna analiza IsrB i njegove ωRNA pojašnjava kako IsrB-ωRNA zajedno prepoznaje i cijepa ciljnu DNK, a također pruža osnovu za dalji razvoj i inženjering ove minijaturizirane nukleaze.Poređenja sa drugim sistemima vođenim RNK naglašavaju funkcionalne interakcije između proteina i RNK, unapređujući naše razumevanje biologije i evolucije ovih različitih sistema.

Linkovi:

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