U posljednjih deset godina tehnologija za uređivanje gena temeljena na CRISPR-u ubrzano se razvila, te je uspješno primijenjena u liječenju genetskih bolesti i raka u kliničkim ispitivanjima na ljudima.U isto vrijeme, znanstvenici diljem svijeta neprestano koriste nove alate s potencijalom za uređivanje gena kako bi riješili probleme postojećih alata i odlučujućih elemenata za uređivanje gena.

U rujnu 2021. tim Zhang Fenga objavio je rad u časopisu Science [1] i otkrio da širok raspon transpostera kodira enzime nukleinske kiseline vođene RNK i nazvao ga je Omega sustav (uključujući ISCB, ISRB, TNP8).Studija je također otkrila da sustav Omega koristi dio RNK za usmjeravanje dvostrukog lanca DNK za rezanje, naime ωRNA.Što je još važnije, ovi enzimi nukleinske kiseline su vrlo mali, samo oko 30% CAS9, što znači da postoji veća vjerojatnost da će biti dostavljeni stanicama.

12. listopada 2022. tim Zhang Fenga objavio je u časopisu Nature naslov: Struktura omega nikaze ISRB u kompleksu s ωrna i ciljnom DNK [2].

Studija je dodatno analizirala zamrznutu strukturu ISRB-ωRNA i ciljnog DNK kompleksa u sustavu Omega.

ISCB je predak CAS9, a ISRB je isti objekt nedostatka HNH domene nukleinske kiseline ISCB-a, tako da je veličina manja, samo oko 350 aminokiselina.DNK također pruža temelj za daljnji razvoj i inženjersku transformaciju.

IsrB vođen RNA član je obitelji OMEGA kodiran superporodicom transposona IS200/IS605.Iz filogenetske analize i zajedničkih jedinstvenih domena, IsrB je vjerojatno prethodnik IscB, koji je predak Cas9.

U svibnju 2022. Lovely Dragon Laboratory Sveučilišta Cornell objavio je rad u časopisu Science [3], analizirajući strukturu IscB-ωRNA i njezin mehanizam rezanja DNA.

U usporedbi s IscB i Cas9, IsrB nema domenu HNH nukleaze, REC režanj i većinu domena interakcije s PAM sekvencom, tako da je IsrB puno manji od Cas9 (samo oko 350 aminokiselina).Međutim, mala veličina IsrB-a uravnotežena je relativno velikom vodećom RNA (njegova omega RNA duga je oko 300 nt).

Tim Zhang Fenga analizirao je krioelektronsku mikroskopsku strukturu IsrB (DtIsrB) iz vlažno-toplinske anaerobne bakterije Desulfovirgula thermocuniculi i njezin kompleks ωRNA i ciljne DNA.Strukturna analiza pokazala je da cjelokupna struktura proteina IsrB dijeli strukturu okosnice s proteinom Cas9.

Ali razlika je u tome što Cas9 koristi REC režanj kako bi olakšao prepoznavanje mete, dok se IsrB oslanja na svoju ωRNA, čiji dio tvori složenu trodimenzionalnu strukturu koja se ponaša kao REC.

Kako bi bolje razumjeli strukturne promjene IsrB i Cas9 tijekom evolucije iz RuvC, Zhang Fengov tim je usporedio ciljne DNA-vezne strukture RuvC (TtRuvC), IsrB, CjCas9 i SpCas9 iz Thermus thermophilus.

Strukturna analiza IsrB-a i njegove ωRNA pojašnjava kako IsrB-ωRNA zajednički prepoznaje i cijepa ciljnu DNA, a također pruža osnovu za daljnji razvoj i inženjering ove minijaturizirane nukleaze.Usporedbe s drugim RNA-vođenim sustavima naglašavaju funkcionalne interakcije između proteina i RNA, unapređujući naše razumijevanje biologije i evolucije ovih različitih sustava.

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