En els últims deu anys, la tecnologia d'edició de gens basada en CRISPR s'ha desenvolupat ràpidament i s'ha aplicat amb èxit al tractament de malalties genètiques i càncer en assaigs clínics humans.Al mateix temps, els científics d'arreu del món estan constantment aprofitant noves eines noves amb potencial d'edició de gens per resoldre els problemes de les eines d'edició de gens i els decisius existents.

El setembre de 2021, l'equip de Zhang Feng va publicar un article a la revista Science [1] i va trobar que una àmplia gamma de transposters codificaven enzims d'àcid nucleic guiats per ARN i el van anomenar sistema Omega (incloent ISCB, ISRB, TNP8).L'estudi també va trobar que el sistema Omega utilitza una secció d'ARN per guiar la cadena dual d'ADN tallant, és a dir, ωRNA.Més important encara, aquests enzims d'àcid nucleic són molt petits, només un 30% de CAS9, la qual cosa significa que és més probable que s'enviïn a les cèl·lules.

El 12 d'octubre de 2022, l'equip de Zhang Feng va publicar a la revista Nature titulada: Structure of the Omega Nickase ISRB in Complex with ωrna and Target DNA [2].

L'estudi va analitzar encara més l'estructura del microscopi electrònic congelat de l'ISRB-ωRNA i el complex d'ADN objectiu al sistema Omega.

ISCB és l'avantpassat de CAS9, i ISRB és el mateix objecte de la manca del domini d'àcid nucleic HNH d'ISCB, de manera que la mida és més petita, només uns 350 aminoàcids.L'ADN també proporciona la base per al desenvolupament posterior i la transformació de l'enginyeria.

IsrB guiat per ARN és un membre de la família OMEGA codificat per la superfamília de transposons IS200/IS605.A partir de l'anàlisi filogenètica i els dominis únics compartits, és probable que IsrB sigui el precursor d'IscB, que és l'ancestre de Cas9.

El maig de 2022, el Lovely Dragon Laboratory de la Universitat de Cornell va publicar un article a la revista Science [3], analitzant l'estructura de l'IscB-ωRNA i el seu mecanisme de tall de l'ADN.

En comparació amb IscB i Cas9, IsrB no té el domini de la nucleasa HNH, el lòbul REC i la majoria dels dominis que interaccionen amb la seqüència PAM, de manera que IsrB és molt més petit que Cas9 (només uns 350 aminoàcids).Tanmateix, la petita mida d'IsrB està equilibrada per un ARN guia relativament gran (el seu ARN omega té una longitud d'uns 300 nt).

L'equip de Zhang Feng va analitzar l'estructura del microscopi crioelectrònic d'IsrB (DtIsrB) del bacteri anaeròbic de calor humit Desulfovirgula thermocuniculi i el seu complex de ωRNA i ADN objectiu.L'anàlisi estructural va mostrar que l'estructura general de la proteïna IsrB compartia una estructura de columna vertebral amb la proteïna Cas9.

Però la diferència és que Cas9 utilitza el lòbul REC per facilitar el reconeixement de l'objectiu, mentre que IsrB es basa en el seu ωRNA, una part del qual forma una estructura tridimensional complexa que actua com REC.

Per entendre millor els canvis estructurals d'IsrB i Cas9 durant l'evolució de RuvC, l'equip de Zhang Feng va comparar les estructures d'unió a l'ADN objectiu de RuvC (TtRuvC), IsrB, CjCas9 i SpCas9 de Thermus thermophilus.

L'anàlisi estructural d'IsrB i el seu ωRNA aclareix com l'IsrB-ωRNA reconeix i escinda conjuntament l'ADN objectiu, i també proporciona una base per al desenvolupament i l'enginyeria posteriors d'aquesta nucleasa miniaturitzada.Les comparacions amb altres sistemes guiats per ARN posen de manifest les interaccions funcionals entre proteïnes i ARN, avançant en la nostra comprensió de la biologia i l'evolució d'aquests sistemes diversos.

Enllaços:

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