Соңғы он жылда CRISPR негізіндегі генді өңдеу технологиясы қарқынды дамып, адам клиникалық сынақтарында генетикалық аурулар мен қатерлі ісіктерді емдеуде сәтті қолданылды.Сонымен қатар, бүкіл әлем ғалымдары генді өңдеудің қолданыстағы құралдары мен шешуші құралдарының мәселелерін шешу үшін гендік редакциялау әлеуеті бар жаңа жаңа құралдарды үнемі пайдаланады.

2021 жылдың қыркүйегінде Чжан Фэннің командасы Science журналында [1] мақала жариялады және транспостерлердің кең ауқымы РНҚ басқаратын нуклеин қышқылы ферменттерін кодтайтынын анықтады және оны Омега жүйесі деп атады (соның ішінде ISCB, ISRB, TNP8).Зерттеу сонымен қатар Омега жүйесі кескіш ДНҚ қос тізбегін, атап айтқанда ωRNA-ны бағыттау үшін РНҚ бөлімін пайдаланатынын анықтады.Ең бастысы, бұл нуклеин қышқылының ферменттері өте кішкентай, тек CAS9-ның шамамен 30% құрайды, яғни олардың жасушаларға жеткізілу ықтималдығы жоғары болуы мүмкін.

2022 жылдың 12 қазанында Чжан Фэн командасы Nature журналында: ωrna және мақсатты ДНҚ бар кешендегі Omega Nickase ISRB құрылымы [2] деген тақырыппен жариялады.

Зерттеу одан әрі Омега жүйесіндегі ISRB-ωRNA және мақсатты ДНҚ кешенінің мұздатылған электронды микроскоп құрылымын талдады.

ISCB - CAS9 ата-бабасы, ал ISRB - ISCB-нің HNH нуклеин қышқылы доменінің жетіспеушілігінің бірдей объектісі, сондықтан өлшемі кішірек, тек 350-ге жуық аминқышқылдары.ДНҚ сонымен қатар одан әрі даму мен инженерлік трансформацияға негіз береді.

РНҚ-басқарудағы IsrB транспозондардың IS200/IS605 суперотбасымен кодталған OMEGA тобының мүшесі болып табылады.Филогенетикалық талдаудан және ортақ бірегей домендерден IsrB Cas9 ата-бабасы болып табылатын IscB прекурсоры болуы мүмкін.

2022 жылдың мамыр айында Корнелл университетінің Керемет айдаһар зертханасы Science [3] журналында IscB-ωRNA құрылымын және оның ДНҚ кесу механизмін талдайтын мақаланы жариялады.

IscB және Cas9-пен салыстырғанда, IsrB-де HNH нуклеаза домені, REC лобы және PAM тізбегінің өзара әрекеттесетін домендерінің көпшілігі жоқ, сондықтан IsrB Cas9-дан әлдеқайда аз (тек шамамен 350 амин қышқылы).Дегенмен, IsrB-нің кішкентай өлшемі салыстырмалы түрде үлкен бағыттаушы РНҚ арқылы теңестіріледі (омега РНҚ-ның ұзындығы шамамен 300 нт).

Чжан Фэн тобы ылғалды-жылу анаэробты Desulfovirgula thermocuniculi бактериясынан IsrB (DtIsrB) криоэлектронды микроскоп құрылымын және оның ωРНҚ мен мақсатты ДНҚ кешенін талдады.Құрылымдық талдау IsrB ақуызының жалпы құрылымы Cas9 протеинімен магистральдық құрылымды бөлісетінін көрсетті.

Бірақ айырмашылығы, Cas9 мақсатты тануды жеңілдету үшін REC лобын пайдаланады, ал IsrB өзінің ωRNA-ға сүйенеді, оның бір бөлігі REC сияқты әрекет ететін күрделі үш өлшемді құрылымды құрайды.

RuvC эволюциясы кезінде IsrB және Cas9 құрылымдық өзгерістерін жақсы түсіну үшін Чжан Фэн командасы Thermus thermophilus ұсынған RuvC (TtRuvC), IsrB, CjCas9 және SpCas9 мақсатты ДНҚ-байланыстыратын құрылымдарын салыстырды.

IsrB және оның ωRNA-ның құрылымдық талдауы IsrB-ωRNA мақсатты ДНҚ-ны қалай бірге танитынын және бөлетінін түсіндіреді, сонымен қатар осы миниатюрленген нуклеазаны одан әрі дамыту және инженериялау үшін негіз береді.РНҚ басқаратын басқа жүйелермен салыстыру белоктар мен РНҚ арасындағы функционалдық өзара әрекеттесуді көрсетеді, бұл әртүрлі жүйелердің биологиясы мен эволюциясы туралы түсінігімізді жақсартады.

Сілтемелер:

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