Nos últimos dez anos, a tecnoloxía de edición de xenes baseada en CRISPR desenvolveuse rapidamente e aplicouse con éxito ao tratamento de enfermidades xenéticas e cancro en ensaios clínicos en humanos.Ao mesmo tempo, científicos de todo o mundo están constantemente a utilizar novas ferramentas novas con potencial de edición de xenes para resolver os problemas das ferramentas de edición de xenes existentes e decisivos.

En setembro de 2021, o equipo de Zhang Feng publicou un artigo na revista Science [1] e descubriu que unha ampla gama de transposters codificaban encimas de ácidos nucleicos guiados por ARN e chamouno sistema Omega (incluíndo ISCB, ISRB, TNP8).O estudo tamén descubriu que o sistema Omega usa unha sección de ARN para guiar a cadea dual de corte do ADN, é dicir, o ωARN.Máis importante aínda, estes encimas de ácidos nucleicos son moi pequenos, só un 30% de CAS9, o que significa que poden ser máis propensos a ser entregados ás células.

O 12 de outubro de 2022, o equipo de Zhang Feng publicou na revista Nature o título: Structure of the Omega Nickase ISRB in Complex with ωrna and Target DNA [2].

O estudo analizou ademais a estrutura do microscopio electrónico conxelado do ISRB-ωARN e do complexo de ADN obxectivo no sistema Omega.

ISCB é o antepasado de CAS9, e ISRB é o mesmo obxecto da falta do dominio de ácidos nucleicos HNH de ISCB, polo que o tamaño é menor, só uns 350 aminoácidos.O ADN tamén proporciona a base para o desenvolvemento e a transformación da enxeñaría.

IsrB guiado por ARN é un membro da familia OMEGA codificado pola superfamilia de transposóns IS200/IS605.A partir da análise filoxenética e dos dominios únicos compartidos, é probable que IsrB sexa o precursor de IscB, que é o antepasado de Cas9.

En maio de 2022, o Lovely Dragon Laboratory da Universidade de Cornell publicou un artigo na revista Science [3], analizando a estrutura do IscB-ωRNA e o seu mecanismo de corte do ADN.

En comparación con IscB e Cas9, IsrB carece do dominio nuclease HNH, do lóbulo REC e da maioría dos dominios que interactúan coa secuencia PAM, polo que IsrB é moito máis pequeno que Cas9 (só uns 350 aminoácidos).Non obstante, o pequeno tamaño de IsrB está equilibrado por un ARN guía relativamente grande (o seu ARN omega ten unha lonxitude de aproximadamente 300 nt).

O equipo de Zhang Feng analizou a estrutura do microscopio crioelectrónico de IsrB (DtIsrB) da bacteria anaerobia Desulfovirgula thermocuniculi de calor húmido e o seu complexo de ωARN e ADN diana.A análise estrutural mostrou que a estrutura global da proteína IsrB compartía unha estrutura principal coa proteína Cas9.

Pero a diferenza é que Cas9 usa o lóbulo REC para facilitar o recoñecemento do obxectivo, mentres que IsrB depende do seu ARN ω, unha parte do cal forma unha estrutura tridimensional complexa que actúa como REC.

Para comprender mellor os cambios estruturais de IsrB e Cas9 durante a evolución de RuvC, o equipo de Zhang Feng comparou as estruturas de unión ao ADN obxectivo de RuvC (TtRuvC), IsrB, CjCas9 e SpCas9 de Thermus thermophilus.

A análise estrutural de IsrB e o seu ARN ω aclara como o ARN-IsrB recoñece e escinde conxuntamente o ADN obxectivo, e tamén proporciona unha base para o desenvolvemento e a enxeñaría desta nuclease miniaturizada.As comparacións con outros sistemas guiados por ARN destacan as interaccións funcionais entre proteínas e ARN, avanzando na nosa comprensión da bioloxía e evolución destes diversos sistemas.

Ligazóns:

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