En los últimos diez años, la tecnología de edición de genes basada en CRISPR se ha desarrollado rápidamente y se ha aplicado con éxito al tratamiento de enfermedades genéticas y cáncer en ensayos clínicos en humanos.Al mismo tiempo, los científicos de todo el mundo aprovechan constantemente nuevas herramientas nuevas con potencial de edición de genes para resolver los problemas de las herramientas de edición de genes existentes y los elementos decisivos.

En septiembre de 2021, el equipo de Zhang Feng publicó un artículo en la revista Science [1] y descubrió que una amplia gama de transposters codificaban enzimas de ácido nucleico guiadas por ARN y lo llamaron sistema Omega (incluidos ISCB, ISRB, TNP8).El estudio también encontró que el sistema Omega usa una sección de ARN para guiar la cadena dual de corte de ADN, a saber, ωRNA.Más importante aún, estas enzimas de ácido nucleico son muy pequeñas, solo alrededor del 30% de CAS9, lo que significa que es más probable que se entreguen a las células.

El 12 de octubre de 2022, el equipo de Zhang Feng publicó en la revista Nature titulado: Estructura de Omega Nickase ISRB en complejo con ωrna y ADN objetivo [2].

El estudio analizó más a fondo la estructura del microscopio electrónico congelado de ISRB-ωRNA y el complejo de ADN objetivo en el sistema Omega.

ISCB es el antepasado de CAS9 e ISRB es el mismo objeto de la falta del dominio de ácido nucleico HNH de ISCB, por lo que el tamaño es más pequeño, solo alrededor de 350 aminoácidos.El ADN también proporciona la base para un mayor desarrollo y transformación de la ingeniería.

El IsrB guiado por ARN es un miembro de la familia OMEGA codificado por la superfamilia de transposones IS200/IS605.A partir del análisis filogenético y los dominios únicos compartidos, es probable que IsrB sea el precursor de IscB, que es el antepasado de Cas9.

En mayo de 2022, el Laboratorio Lovely Dragon de la Universidad de Cornell publicó un artículo en la revista Science [3], analizando la estructura de IscB-ωRNA y su mecanismo de corte de ADN.

En comparación con IscB y Cas9, IsrB carece del dominio de nucleasa HNH, el lóbulo REC y la mayoría de los dominios que interactúan con la secuencia PAM, por lo que IsrB es mucho más pequeño que Cas9 (solo alrededor de 350 aminoácidos).Sin embargo, el pequeño tamaño de IsrB se equilibra con un ARN guía relativamente grande (su ARN omega tiene una longitud de unos 300 nt).

El equipo de Zhang Feng analizó la estructura del microscopio crioelectrónico de IsrB (DtIsrB) de la bacteria anaeróbica de calor húmedo Desulfovirgula thermocuniculi y su complejo de ωRNA y ADN diana.El análisis estructural mostró que la estructura general de la proteína IsrB compartía una estructura principal con la proteína Cas9.

Pero la diferencia es que Cas9 usa el lóbulo REC para facilitar el reconocimiento del objetivo, mientras que IsrB se basa en su ωRNA, una parte del cual forma una estructura tridimensional compleja que actúa como REC.

Para comprender mejor los cambios estructurales de IsrB y Cas9 durante la evolución de RuvC, el equipo de Zhang Feng comparó las estructuras de unión al ADN diana de RuvC (TtRuvC), IsrB, CjCas9 y SpCas9 de Thermus thermophilus.

El análisis estructural de IsrB y su ωRNA aclara cómo IsrB-ωRNA reconoce y escinde conjuntamente el ADN objetivo, y también proporciona una base para un mayor desarrollo e ingeniería de esta nucleasa miniaturizada.Las comparaciones con otros sistemas guiados por ARN resaltan las interacciones funcionales entre proteínas y ARN, lo que mejora nuestra comprensión de la biología y la evolución de estos diversos sistemas.

Enlaces:

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