同期中國學者連發兩篇文章 聚焦CRISPR-C2c1系統
日期：2016-12-22 09:01:27
去年Broad研究所的張鋒研究組采用了一種新生物信息學方法發現了暫時被命名為C2c1、C2c2和C2c3的新蛋白，這些蛋白的發現有望進一步擴大基因組編輯工具箱，為生物醫學研究開辟新的途徑。
近期來自中科院生物物理研究所的研究人員解析了結合有sgRNA的C2c1晶體結構，并發現C2c1對應的sgRNA呈現出一種與Cas9對應的sgRNA或最近報道過的Cpf1所對應的crRNA顯著不同的結構。這有助于開發新的基因組編輯工具，降低基因編輯過程中的脫靶現象。
相關研究成果在線公布在12月15日的Molecular Cell雜志上，文章的通訊作者是中科院生物物理研究所王艷麗研究員，王艷麗研究組主要研究方向為CRISPR/Cas系統的作用機理研究與小分子介導的基因沉默的結構生物學研究，其研究組去年解析了Cas1-Cas2與多種類型DNA的復合物的晶體結構，發現了Cas1-Cas2識別外源入侵DNA分子機制。
在最新研究中，研究人員解析了結合有sgRNA的C2c1晶體結構。該結構顯示C2c1由兩個區域構成，分別是具有識別sgRNA功能的REC區域和具有核酸酶功能的NUC區域。sgRNA是由crRNA和tracrRNA人工嵌合而成，其中，crRNA結合在C2c1的中心孔道內，tracrRNA則被安置在C2c1外表面的凹槽中。
有趣的是，通過進一步觀察，研究人員發現C2c1對應的sgRNA呈現出一種與Cas9對應的sgRNA或最近報道過的Cpf1所對應的crRNA顯著不同的結構。受到這個新結構的提示，研究人員一方面分析了其他物種的C2c1所對應的sgRNA結構，另一方面縮短了該sgRNA的長度，并進行活性實驗，這兩方面的結果都初步驗證了這種獨特結構的真實性和有效性。
此外，該研究還發現目的序列的單個堿基突變可以顯著降低C2c1剪切活性，這表明C2c1對靶定的目的序列有極其嚴格的要求，這一研究結果有助于開發新的基因組編輯工具，降低基因編輯過程中的脫靶現象。
同時生物物理所的高璞研究組也與Sloan研究所的Dinshaw J. Patel教授合作，在Cell上發文，解析了C2c1-sgRNA二元復合物及C2c1-sgRNA-DNA多種三元復合物結構。并且他們通過結構分析，揭示了C2c1不同于Cas9和Cpf1的獨特target DNA識別和切割方式。
而且研究人員還首次明確了C2c1對雙鏈DNA的切割會產生7nt的粘性末端。這是目前所有用于基因組編輯的CRISPR-Cas系統所能產生的最長粘性末端，將有希望提高切割后的連接效率。
