斯科尔科沃科技学院 学分:斯科尔科沃科技学院 来自斯科尔泰克的研究人员和他们来自俄罗斯和美国的同事描述了两种新的紧凑型Cas9核酸酶，即CRISPR-Cas系统的切割组件，这将有可能扩展Cas9基因组编辑工具箱
这两种核酸酶中的一种已被证明在人类细胞中起作用，因此可用于生物医学
这篇论文发表在《核酸研究》杂志上
CRISPR-Cas，借用细菌的基因组编辑技术，依靠Cas核酸酶；这些酶在CRISPR RNAs的指导下，可以降解目标基因序列——它们是值得诺贝尔奖的“基因剪刀”的刀片
“在研究应用中，最受欢迎的Cas9核酸酶是化脓性链球菌1型，II-A SpCas9
它既高效又相对简单，因为一种大蛋白既能结合crRNA，又能切割DNA它还需要一个短的PAM——一串确定目标位点的核苷酸，酶用它来定位和“读取”它
但是SpCas9是一种大蛋白质，当人们想用一种腺相关病毒(AAV)颗粒作为载体将“基因剪刀”传递到细胞中时，就会产生问题
理想情况下，人们希望将编码Cas蛋白的基因和引导核糖核酸的序列整合到一个粒子中，而这种大小限制需要较短的Cas9变体
然而，那些较短的核酸酶往往需要更长、更复杂的聚合酶链反应，因此研究人员面临着蛋白质大小和靶标选择之间的权衡
在他们的新论文中，伊安娜·费多洛娃，她最近为自己的斯科尔特奇博士辩护
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斯科勒特奇·塞韦里诺夫实验室的研究科学家亚历山大·瓦西莱娃和他们的同事描述了两种新的小Cas9核酸酶，这两种核酸酶来自Defluviimonas sp
20V17，一种生活在热液喷口的细菌，和嗜肺巴氏杆菌，一种在啮齿动物和其他哺乳动物中发现的常见细菌
这些核酸酶对于AAV载体来说恰好足够小，并且具有相对较短的聚合酶链反应，当涉及到Cas9酶时，这是一个“两全其美”的选择
新的核酸酶与第二类C-CRISPR-Cas系统有关，通常由比SpCas9更小的Cas9效应器代表
这些蛋白质采用类似于其他Cas9蛋白质的可保存双叶结构，但也具有独特的特征:它们缺少几个插入子域，并且具有较小的楔形结构域(负责与单导向RNA支架相互作用的结构域)，因此更加紧凑
“事实上，第二型丙型效应物往往需要更长的PAM序列，但这只是基于迄今为止有限数量的第二型丙型效应物的观察
例如，最近从耳葡萄球菌中发现的SauriCas9，类似于PpCas9，需要一个短的PAM(5’-NNGG-3’)
而且很可能很快会发现更多需要短聚合酶链反应的ⅱ-C型Cas9酶
费多罗娃说:“这些具有不同PAM要求的小Cas9蛋白增加了真核生物和原核生物基因组中潜在可编辑的DNA靶标的数量。”
体外研究和细菌实验表明，这两种核酸酶在切割脱氧核糖核酸方面是有效的
嗜肺球菌Cas9核酸酶在人类细胞中是活性的
事实证明，它也与其他Cas9核酸酶十分相似，这些核酸酶在真核细胞Nme1Cas9和Nme2Cas9中也有作用
虽然需要更多的研究来确定这些核酸酶的效率，但是作者认为它们可能是微生物工程和生物医学基因组编辑中使用的更常规核酸酶的可行替代物
Iana Fedorova指出，对pCas9非靶向(非预期修饰)的初步研究表明，这种酶具有合理的特异性
但是为了证明PpCas9的特异性足以被认为是基因组编辑工具，还需要使用更复杂的方法进行更多的研究
“此外，看起来PpCas9在靶向细胞中的不同基因方面表现出选择性
她补充说:“这可能会缩小可能的pCas9基因组目标的范围，这种偏差的性质是进一步研究的主题。”
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