Cell：王艳丽组/章新政组在CRISPR-Cas系统切割RNA的研究中获得重大进展附专家点评：

2017-07-28 BioArt BioArt

CRISPR-Cas系统切割RNA

7月27日，中科院生物物理所王艳丽课题组与章新政课题合作在Cell杂志发表了题为“The Molecular Architecture for RNA-Guided RNA Cleavage by Cas13a”的研究论文，该研究成功解析了Leptotrichia buccalis (Lbu)细菌中Cas13a与crRNA (CRISPR-RNA)及其target RNA三元复合物3.08？的晶体

王艳丽的研究组在2016年就开始利用结构生物学的方法研究cas13a的结构和机理，并在2017年先后发表了两篇Cell 文章来阐明不同来源的cas13a结构。在一月份的文章中，王艳丽组通过解析沙氏纤毛菌cas13a和crRNA复合物的结构，发现cas13a蛋白可以分为两个单元，每一个都有RNA内切酶结构域。她们发现cas13a中第一个单元中的Helical-1结构域含有RNA内切酶的活性位点，可以切pre-crRNA而得到成熟的crRNA，而第二个单元可以切靶点RNA。在7月的最新文章中，她们得到了口腔纤毛菌(Leptotrichia buccalis)的cas13a-crRNA-靶点RNA的三元复合体的结构，从而进一步阐明了cas13a的作用机理。她们发现cas13a的第二个单元中的RNA内切酶结构域（HEPN）在没有结合RNA时是没有活性的，而在crRNA 和靶点RNA配对后，可以激活cas13a中的这个HEPN的RNA酶活性，从而对单链RNA进行快速非特异性的切除。这种由RNA配对而活化的内切酶机理是一个新发现，对CRISPR系统的新应用有很大指导作用。更有趣的是，与Jenifer Doudna组的假说相符，这种cas13a在活化后对RNA的切除不限于靶点RNA，而是非特异地切除附近任何单链RNA。

基于此发现的一个有趣的猜想是：这种CRISPR-cas13a系统对RNA的非特异降解将可以造成感染RNA病毒的宿主细菌死亡，从而阻止病毒继续感染其他细胞。这个系统在概念上类似于真核细胞的凋亡，通过牺牲细胞个体来保证整个机体的存活。然而对于单细胞的纤毛菌来说，这种牺牲个体来保存种群的方式却出乎意料并让人费解。可见细菌的世界还有很多意想不到的事情等着人们去发现。

原始出处：
[1]Abudayyeh， O. O.， Gootenberg， J. S.， Konermann， S.，et al. (2016). C2c2 is a single-component programmable RNA-guided RNA-targeting CRISPR effector. Science， 353(6299)， aaf5573.
[2]East-Seletsky， A.， O’Connell， M. R.， Knight， S. C.，et al.(2016). Two distinct RNase activities of CRISPR-C2c2 enable guide-RNA processing and RNA detection. Nature， 538(7624)， 270-273.
[3]Liu， L.， Li， X.， Wang， J.,et al. (2017). Two distant catalytic sites are responsible for C2c2 RNase activities. Cell， 168(1)， 121-134.
[4]Liang Liu, Xueyan Li, Jun Ma, et al.The Molecular Architecture for RNA-Guided RNA Cleavage by Cas13a.Cell.DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2017.06.050

作者：BioArt



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