中科院学者发表Cell文章:新型CRISPR-Cas系统C2c2-RNA复合物结构

【字体: 时间:2017年01月16日 来源:中科院

编辑推荐:

  中科院生物物理研究所王艳丽课题组解析了Leptotrichia shahii(Lsh)细菌中C2c2与crRNA (CRISPR-RNA) 的二元复合物以及C2c2在自由状态下的晶体结构,揭示了LshC2c2通过两个独立的活性结构域来发挥其两种不同的RNA酶切活性,这为研究C2c2发挥RNA酶活性的分子机制提供了重要的结构生物学基础。

  

2017年1月12日,Cell 杂志发表了中科院生物物理研究所王艳丽课题组关于Ⅵ型CRISPR-Cas系统的效应蛋白C2c2的结构研究。标题为“Two Distant Catalytic Sites Are Responsible for C2c2 RNase Activities”。该研究解析了Leptotrichia shahii(Lsh)细菌中C2c2与crRNA (CRISPR-RNA) 的二元复合物以及C2c2在自由状态下的晶体结构,揭示了LshC2c2通过两个独立的活性结构域来发挥其两种不同的RNA酶切活性,这为研究C2c2发挥RNA酶活性的分子机制提供了重要的结构生物学基础。

CRISPR/Cas系统是古菌和细菌的抵抗病毒和质粒侵染的重要免疫防御系统。CRISPR-Cas系统划分为两大类,第一大类CRISPR-Cas系统由多亚基组成的效应复合物发挥功能;第二大类是由单个效应蛋白(如Cas9, Cpf1, C2c1等)来发挥功能。其中,Cas9, Cpf1, C2c1均具有RNA介导的DNA核酸内切酶活性。目前,Cas9和Cpf1蛋白作为基因组编辑工具被广泛应用,克服了传统基因编辑技术步骤繁琐、耗时长、效率低等缺点,以其较少的成分、便捷的操作以及较高的效率满足了大多数领域的基因编辑需求,并有着潜在且巨大的临床应用价值。

2015年,一种全新的第二类CRISPR-Cas系统-Ⅵ型系统被发现,该系统中的效应蛋白被命名为C2c2。而后的研究进一步发现,Ⅵ型CRISPR-Cas系统是一种新型靶向RNA的CRISPR系统,而C2c2是一种以RNA为导向靶向和降解RNA的核酸内切酶,有望被开发作为RNA研究的工具,扩展CRISPR系统在基因编辑方面的运用。

王艳丽课题组通过深入的研究,解析了C2c2与crRNA的二元复合物的晶体结构以及C2c2蛋白的晶体结构,揭示了C2c2包含一个crRNA识别的叶片即REC叶片,和一个核酸酶叶片即NUC叶片。REC叶片包含NTD结构域(N-terminal domain)和Helical-1结构域,NUC叶片包含了两个HEPN结构域、Helical-2结构域以及连接两个HEPN结构域的连接结构域。负责切割前体crRNA和靶标 RNA的活性口袋分别位于Helical-1和HEPN结构域上。crRNA的结合会引起C2c2蛋白的构象变化,这种变化很可能会稳定crRNA的结合,进而对识别靶标RNA起着重要作用。该研究通过结构和生化研究揭示了C2c2剪切pre-crRNA以及切割靶标 RNA的分子机制,对认识细菌抵抗RNA病毒入侵的分子基础具有十分重要的意义。同时也为改造CRISPR-C2c2系统,为其在基因编辑领域的运用提供了强有力的结构基础,有助于加速对病毒感染引发的疾病的理解、治疗和预防。

中国科学院生物物理所王艳丽研究员为本文的通讯作者。王艳丽课题组的刘亮(博士后)为本文的第一作者,该研究得到科技部、国家自然科学基金以及中国科学院战略性先导科技专项(B类)的资助,上海同步辐射光源(SSRF)以及日本同步辐射光源SPring-8为该研究提供了重要的技术支持。

图注:LshC2c2-crRNA的二元复合物的晶体结构。

附:

婵°倗濮烽崑娑㈡倶濠靛绠熼柨鐕傛嫹 赛默飞全新液相色谱有啥不一样?答卷有礼

使用CRISPR-Cas9技术,可以包装高效CRISPR-Cas9慢病毒,能够对基因组的特点位点进行精确编辑;同时可以高效方便的构建包括基因敲除,基因敲入和基因突变在内的基因编辑动物模型。对此方面的实验服务,国内最大的疾病关键基因研究服务综合供应商——上海吉凯基因能够为您提供一站式的技术服务。



原文摘要:

Two Distant Catalytic Sites Are Responsible for C2c2 RNase Activities

C2c2, the effector of type VI CRISPR-Cas systems, has two RNase activities—one for cutting its RNA target and the other for processing the CRISPR RNA (crRNA). Here, we report the structures of Leptotrichia shahii C2c2 in its crRNA-free and crRNA-bound states. While C2c2 has a bilobed structure reminiscent of all other Class 2 effectors, it also exhibits different structural characteristics. It contains the REC lobe with a Helical-1 domain and the NUC lobe with two HEPN domains. The two RNase catalytic pockets responsible for cleaving pre-crRNA and target RNA are independently located on Helical-1 and HEPN domains, respectively. crRNA binding induces significant conformational changes that are likely to stabilize crRNA binding and facilitate target RNA recognition. These structures provide important insights into the molecular mechanism of dual RNase activities of C2c2 and establish a framework for its future engineering as a RNA editing tool.

濠电偞鍨堕幐鎼侇敄閸緷褰掑炊閳规儳浜鹃柣鐔煎亰濡插湱鈧鎸哥€涒晝鈧潧銈搁弫鍌炴倷椤掍焦鐦庨梺璇插缁嬫帡宕濋幒妤€绀夐柣鏃傚帶杩濇繝鐢靛Т濞茬娀宕戦幘鎰佹僵鐎规洖娲ㄩ悾铏圭磽閸屾瑧顦︽俊顐g矒瀹曟洟顢旈崨顖f祫闂佹寧绻傞悧鎾澄熺€n喗鐓欐繛鑼额嚙楠炴﹢鏌曢崶銊ュ摵鐎殿噮鍓熼獮宥夘敊閻e本娈搁梻浣藉亹閻℃棃宕归搹顐f珷闁秆勵殕椤ュ牓鏌涢幘鑼槮濞寸媭鍨堕弻鏇㈠幢濡ゅ﹤鍓遍柣銏╁灡婢瑰棗危閹版澘顫呴柣娆屽亾婵炲眰鍊曢湁闁挎繂妫欑粈瀣煃瑜滈崜姘┍閾忚宕查柛鎰ㄦ櫇椤╃兘鏌ㄥ┑鍡欏ⅵ婵☆垰顑夐弻娑㈠箳閹寸儐妫¢梺璇叉唉婵倗绮氶柆宥呯妞ゆ挾濮烽鎺楁⒑鐠団€虫灁闁告柨楠搁埢鎾诲箣閿旇棄娈ュ銈嗙墬缁矂鍩涢弽顓熺厱婵炲棙鍔曢悘鈺傤殽閻愬弶鍠橀柟顖氱Ч瀵噣宕掑Δ浣规珒

10x Genomics闂備礁鎼崐鐟邦熆濮椻偓楠炴牠鈥斿〒濯爄um HD 闁诲孩顔栭崰鎺楀磻閹剧粯鐓曟慨妯煎帶閻忕姷鈧娲滈崰鎾舵閹烘骞㈡慨姗嗗墮婵啴姊洪崨濠傜瑨婵☆偅绮嶉妵鏃堝箹娴g懓浠㈤梺鎼炲劗閺呮粓鎮鹃柆宥嗙厱闊洤顑呮慨鈧┑鐐存綑濡粓濡甸幇鏉垮嵆闁绘ḿ鏁搁悡浣虹磽娴e憡婀版俊鐐舵铻為柛褎顨呯粈鍡涙煕閳╁啞缂氶柍褜鍏涚划娆撳极瀹ュ鏅搁柨鐕傛嫹

婵犵數鍋涘Λ搴ㄥ垂閼测晜宕查悗锝庡亞閳绘棃鎮楅敐搴″箺缂佷胶娅墂ist闂備線娼уΛ妤呮晝閿濆洨绠斿鑸靛姇濡ɑ銇勯幘璺轰粶缂傚秳绶氶弻娑㈠冀閵娧冣拡濠电偛鐗婇崢顥窱SPR缂傚倷鐒︾粙鎺楁儎椤栫偛鐒垫い鎺嗗亾妞わ缚鍗抽幃褔宕妷銈嗗媰闂侀€炲苯澧村┑鈥愁嚟閳ь剨缍嗛崜姘跺汲閳哄懏鍊垫繛鎴炵懃婵啴鏌涢弮鎾村

闂備礁鎲¢〃鍡椕哄⿰鍛灊闊洦绋掗崵鍕煟閹邦剦鍤熼柕鍫熸尦楠炴牠寮堕幋鐘殿唶闂佸憡鐟ュΛ婵嗩潖婵犳艾惟闁靛绲煎ù鐑芥煟閻樿京鍔嶇憸鏉垮暣閹儵鏁撻敓锟� - 婵犵數鍎戠徊钘夌暦椤掑嫬鐭楅柛鈩冡缚椤╂煡鏌涢埄鍐惧毀闁圭儤鎸鹃々鐑藉箹鏉堝墽绉甸柛搴㈠灥閳藉骞橀姘濠电偞鍨堕幖鈺傜濠婂啰鏆﹂柣鏃囨绾惧ジ鏌涢埄鍐闁告梹甯¢幃妤呭捶椤撶偘妲愰梺缁樼⊕閻熝囧箯鐎n喖绠查柟浼存涧閹線姊洪崨濠傜濠⒀勵殜瀵娊鎮㈤悡搴n唹濡炪倖鏌ㄩ悘婵堢玻濞戙垺鐓欓悹銊ヮ槸閸婂鎮烽姀銈嗙厱婵炲棙锚閻忋儲銇勯銏╁剶鐎规洜濞€瀵粙顢栭锝呮诞鐎殿喗鎮傞弫鎾绘晸閿燂拷

濠电偞鍨堕幐鎼侇敄閸緷褰掑炊椤掆偓杩濇繝鐢靛Т鐎氼噣鎯屾惔銊︾厾鐎规洖娲ゆ禒婊堟煕閻愬瓨灏﹂柟钘夊€婚埀顒婄秵閸撴岸顢旈妶澶嬪仯闁规壋鏅涙俊铏圭磼閵娧冾暭闁瑰嘲鎳庨オ浼村礃閵娧€鍋撴繝姘厸閻庯綆鍋勬慨鍫ユ煛瀹€鈧崰搴ㄥ煝閺冨牆鍗抽柣妯挎珪濮e嫰鏌f惔銏⑩姇闁告梹甯″畷婵嬫偄閻撳宫銉╂煥閻曞倹瀚�

相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 搜索
  • 国际
  • 国内
  • 人物
  • 产业
  • 热点
  • 科普
  • 急聘职位
  • 高薪职位

知名企业招聘

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号