引言
CRISPR-Cas13系统是一类靶向RNA切割的新型基因编辑技术，已在RNA敲降、碱基编辑、RNA修饰、活细胞RNA示踪以及核酸检测等多个领域展现出广泛的应用潜力。目前已有多个Cas13蛋白家族被相继报道【1-7】，包括Cas13a, Cas13b, Cas13c, Cas13d, Cas13X/Y (Cas13bt), Cas13g-i与Cas13an。利用RNA单碱基编辑技术（由失去切割活性的dCas13蛋白与ADAR2脱氨酶组成），对突变的碱基进行修复是RNA编辑的有力手段，可以潜在应用于医学领域遗传疾病治疗和合成生物学的细胞工厂调控等应用方向。目前，Cas13蛋白融合ADAR2脱氨酶构建的RNA编辑器处于单个AAV的包装极限，无法再融合其他功能蛋白。因此，极小型的Cas13蛋白的挖掘可以为这一瓶颈提供新的解决方案。
数据驱动的蛋白酶挖掘可以利用物种资源的多样性进行“新蛋白”的挖掘，浙江大学杭州国际科创中心姚远团队采用BT-IT融合技术，通过智能挖掘算法对微生物宏基因组数据进行大规模挖掘，发现极小型Cas13j蛋白并进行高效的体内RNA编辑。
2024年9月19日，浙江大学杭州国际科创中心姚远团队在Nature Chemical Biology上在线发表了题为“Compact RNA editors with natural miniature Cas13j nucleases”的研究论文。该研究通过对土壤微生物大规模宏基因组数据进行智能挖掘，发现一个可高效靶向切割RNA的极小型Cas13j蛋白家族，蛋白大小为424 aa，是迄今已报道的自然界最小的CRISPR-Cas13系统。经过工程化改造，得到了更小的增强型eChiCas13j蛋白，蛋白大小为340 aa。此外，研究人员开发了一套高效的极小型RNA单碱基编辑器工具包，高效实现了小鼠体内的C > U RNA编辑，实现了CRISPR-Cas13的体内C > U RNA单碱基编辑的治疗应用探索。CRISPR-Cas13j系统的发现与相关RNA编辑工具包的开发，对开发基于RNA编辑的基因治疗手段与合成生物学调控手段等具有重要意义。
参考文献
[1]Abudayyeh, O.O. et al. C2c2 is a single-component programmable RNA-guided RNA-targeting CRISPR effector. Science 353, aaf5573 (2016).[2]Abudayyeh, O.O. et al. RNA targeting with CRISPR-Cas13. Nature 550, 280-284 (2017).[3]Konermann. S. et al. Transcriptome Engineering with RNA-Targeting Type VI-D CRISPR Effectors. Cell 173, 665-676.e14 (2018).[4]Xu, C. et al. Programmable RNA editing with compact CRISPR-Cas13 systems from uncultivated microbes. Nat Methods 18, 499-506 (2021).[5] Kannan, S. et al. Compact RNA editors with small Cas13 proteins. Nat Biotechnol 40, 194-197 (2022).[6]Hu, Y. et al. Metagenomic discovery of novel CRISPR-Cas13 systems. Cell Discov 8, 107 (2022).[7]Yoon, P.H. et al. Structure-guided discovery of ancestral CRISPR-Cas13 ribonucleases. Science 385, 538-543 (2024).https://www.nature.com/articles/s41589-024-01729-8责编|探索君
排版|探索君
文章来源|“BioArt”
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