V posledních deseti letech se technologie úpravy genů založená na CRISPR rychle rozvinula a byla úspěšně aplikována při léčbě genetických onemocnění a rakoviny v klinických studiích na lidech.Současně vědci po celém světě neustále využívají nové nové nástroje s potenciálem pro úpravu genů, aby vyřešili problémy stávajících nástrojů a rozhodujících faktorů pro úpravu genů.

V září 2021 tým Zhanga Fenga publikoval článek v časopise Science [1] a zjistil, že široká škála transposterů kóduje RNA řízené enzymy nukleových kyselin a pojmenuje je Omega systém (včetně ISCB, ISRB, TNP8).Studie také zjistila, že systém Omega používá část RNA k vedení duálního řetězce řezné DNA, konkrétně ωRNA.Ještě důležitější je, že tyto enzymy nukleových kyselin jsou velmi malé, pouze asi 30 % CAS9, což znamená, že je pravděpodobnější, že budou doručeny do buněk.

Dne 12. října 2022 publikoval tým Zhanga Fenga v časopise Nature s názvem: Structure of the Omega Nickase ISRB in Complex with ωrna and Target DNA [2].

Studie dále analyzovala zmrazenou strukturu ISRB-ωRNA a komplex cílové DNA v systému Omega ve zmrazeném elektronovém mikroskopu.

ISCB je předchůdcem CAS9 a ISRB je stejným předmětem nedostatku domény nukleové kyseliny HNH jako ISCB, takže velikost je menší, pouze asi 350 aminokyselin.DNA také poskytuje základ pro další vývoj a inženýrskou transformaci.

RNA-řízený IsrB je členem rodiny OMEGA kódované nadrodinou transposonů IS200/IS605.Z fylogenetické analýzy a sdílených jedinečných domén je pravděpodobné, že IsrB bude předchůdcem IscB, který je předchůdcem Cas9.

V květnu 2022, Cornell University's Lovely Dragon Laboratory publikovala článek v časopise Science [3], analyzující strukturu IscB-ωRNA a její mechanismus řezání DNA.

Ve srovnání s IscB a Cas9 postrádá IsrB doménu nukleázy HNH, lalok REC a většinu domén interagujících se sekvencí PAM, takže IsrB je mnohem menší než Cas9 (pouze asi 350 aminokyselin).Malá velikost IsrB je však vyvážena poměrně velkou vodící RNA (její omega RNA je dlouhá asi 300 nt).

Tým Zhanga Fenga analyzoval strukturu kryo-elektronového mikroskopu IsrB (DtIsrB) z vlhké anaerobní bakterie Desulfovirgula thermocuniculi a jejího komplexu ωRNA a cílové DNA.Strukturální analýza ukázala, že celková struktura proteinu IsrB sdílí strukturu páteře s proteinem Cas9.

Rozdíl je však v tom, že Cas9 používá REC lalok k usnadnění rozpoznání cíle, zatímco IsrB se spoléhá na svou ωRNA, jejíž část tvoří komplexní trojrozměrnou strukturu, která funguje jako REC.

Pro lepší pochopení strukturálních změn IsrB a Cas9 během evoluce z RuvC porovnal tým Zhanga Fenga cílové struktury vázající DNA u RuvC (TtRuvC), IsrB, CjCas9 a SpCas9 z Thermus thermophilus.

Strukturální analýza IsrB a její ωRNA objasňuje, jak IsrB-ωRNA společně rozpoznává a štěpí cílovou DNA, a také poskytuje základ pro další vývoj a inženýrství této miniaturizované nukleázy.Srovnání s jinými systémy řízenými RNA zvýrazňuje funkční interakce mezi proteiny a RNA, což posouvá naše chápání biologie a vývoje těchto různých systémů.

Odkazy:

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