Në dhjetë vitet e fundit, teknologjia e redaktimit të gjeneve bazuar në CRISPR është zhvilluar me shpejtësi dhe është aplikuar me sukses në trajtimin e sëmundjeve gjenetike dhe kancerit në provat klinike njerëzore.Në të njëjtën kohë, shkencëtarët në mbarë botën po përdorin vazhdimisht mjete të reja të reja me potencial për modifikimin e gjeneve për të zgjidhur problemet e mjeteve ekzistuese të redaktimit të gjeneve dhe vendimeve.

Në shtator 2021, ekipi i Zhang Feng publikoi një punim në revistën Science [1], dhe zbuloi se një gamë e gjerë transposterësh kodonin enzimat e acidit nukleik të udhëhequr nga ARN dhe e quajtën atë sistem Omega (përfshirë ISCB, ISRB, TNP8).Studimi zbuloi gjithashtu se sistemi Omega përdor një seksion të ARN-së për të udhëhequr zinxhirin e dyfishtë të prerjes së ADN-së, përkatësisht ωRNA.Më e rëndësishmja, këto enzima të acidit nukleik janë shumë të vogla, vetëm rreth 30% e CAS9, që do të thotë se ato mund të kenë më shumë gjasa të shpërndahen në qeliza.

Më 12 tetor 2022, ekipi i Zhang Feng botoi në revistën Nature me titull: Struktura e Omega Nickase ISRB në kompleks me ωrna dhe ADN-në e synuar [2].

Studimi analizoi më tej strukturën e mikroskopit elektronik të ngrirë të ISRB-ωρNA dhe kompleksit të ADN-së së synuar në sistemin Omega.

ISCB është paraardhësi i CAS9, dhe ISRB është i njëjti objekt i mungesës së domenit të acidit nukleik HNH të ISCB, kështu që madhësia është më e vogël, vetëm rreth 350 aminoacide.ADN-ja gjithashtu ofron bazën për zhvillim të mëtejshëm dhe transformim inxhinierik.

IsrB e drejtuar nga ARN është një anëtar i familjes OMEGA të koduar nga superfamilja e transpozonëve IS200/IS605.Nga analiza filogjenetike dhe domenet unike të përbashkëta, IsrB ka të ngjarë të jetë pararendësi i IscB, i cili është paraardhësi i Cas9.

Në maj 2022, Laboratori Lovely Dragon i Universitetit Cornell publikoi një punim në revistën Science [3], duke analizuar strukturën e IscB-ωρNa dhe mekanizmin e tij të prerjes së ADN-së.

Krahasuar me IscB dhe Cas9, IsrB-së i mungon domeni i nukleazës HNH, lobi REC dhe shumica e domeneve që ndërveprojnë me sekuencën PAM, kështu që IsrB është shumë më i vogël se Cas9 (vetëm rreth 350 aminoacide).Megjithatë, madhësia e vogël e IsrB balancohet nga një ARN udhëzuese relativisht e madhe (ARN omega e saj është rreth 300 nt e gjatë).

Ekipi i Zhang Feng analizoi strukturën e mikroskopit krio-elektroni të IsrB (DtIsrB) nga bakteri anaerobik me nxehtësi të lagësht Desulfovirgula thermocuniculi dhe kompleksin e tij të ωRNA dhe ADN-së së synuar.Analiza strukturore tregoi se struktura e përgjithshme e proteinës IsrB ndante një strukturë shtyllë me proteinën Cas9.

Por ndryshimi është se Cas9 përdor lobin REC për të lehtësuar njohjen e objektivit, ndërsa IsrB mbështetet në ωRNA e tij, një pjesë e së cilës formon një strukturë komplekse tre-dimensionale që vepron si REC.

Për të kuptuar më mirë ndryshimet strukturore të IsrB dhe Cas9 gjatë evolucionit nga RuvC, ekipi i Zhang Feng krahasoi strukturat e synuara lidhëse të ADN-së të RuvC (TtRuvC), IsrB, CjCas9 dhe SpCas9 nga Thermus thermophilus.

Analiza strukturore e IsrB dhe ωRNA e saj sqaron se si IsrB-ωρRNA së bashku njeh dhe copëton ADN-në e synuar, dhe gjithashtu ofron një bazë për zhvillimin dhe inxhinierinë e mëtejshme të kësaj nukleaze të miniaturës.Krahasimet me sisteme të tjera të drejtuara nga ARN nxjerrin në pah ndërveprimet funksionale midis proteinave dhe ARN-ve, duke avancuar të kuptuarit tonë për biologjinë dhe evolucionin e këtyre sistemeve të ndryshme.

Lidhjet:

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