娄继忠课题组成功解析CRISPR-Cas12a中R-loop复合体形成的分子机制

BW 生物世界

2020年1月14日，Chemical Communications 杂志在线发表了中国科学院生物物理研究所娄继忠课题组关于CRISPR-Cas12a系统R-loop复合体的分子机制的最新研究成果，论文题为：Direct Observation of the Formation of CRISPR-Cas12a R-loop Complex at the Single-Molecule Level。

CRSPR-Cas12a系统属于TypeⅤ型CRISPR系统。该系统具有许多与Cas9系统不同的特性：首先，Cas12a只需要crRNA即可对靶DNA进行识别与切割，不需要tracerRNA的参与，因而系统更加简单；

其次，与Cas9蛋白不同，Cas12a识别的PAM序列为富胸腺嘧啶（T）序列，可以扩展CRISPR的编辑范围；另外，Cas12a切割靶DNA产生粘性末端，更加有利于目的基因的插入；一系列研究还发现，Cas12a在具有相近的编辑效率前提下，具有比Cas9更低的脱靶率。

在本项研究中，娄继忠课题组利用自主搭建的高分辨光镊仪器，并结合生物化学、单分子荧光等手段对氨基酸球菌属Cas12a (Acidaminococcus sp. Cas12a, AsCas12a) 蛋白R-loop复合体的形成及结构稳定性进行了较为系统的研究。

研究发现，当crRNA和靶DNA的碱基配对长度达到18bp时，R-loop结构达到一种稳定的检查点状态，此时Cas12a采取一种活性构象为随后靶DNA的切割做准备。

一旦稳定的R-loop结构形成，Cas12a会率先对非目标链进行切割，由于非目标连与Cas12a的结合相对松散，因此它会很容易地从Cas12a酶切中心释放出来，随后闲置的RuvC活性中心又会和目标链结合并进行切割。

由于受到Cas12a保护的RNA-DNA杂合双链的长度被限制在20bp，20bp外的DNA目标链呈现为单链形式，因此很容易与Cas12a的酶切中心结合。在这一过程中，Cas12a的Nuc结构域通过与非目标DNA的结合，抑制靶DNA双链的再退火从而稳定形成的R-loop结构。

论文链接：

https://doi.org/10.1039/C9CC08325A

本文来源：中科院生物物理所

BioWorld

BioWorld始终致力于报道生命科学领域最前沿、最重要、最有趣的研究进展，目前已有20万学者关注，现组建生命科学/医学/科普领域研究生/教授/科普交流群。如需进群，请长按下面二维码，添加管理员微信。

温馨提示：添加管理员微信时请备注（姓名/学校/专业/职位, 科普爱好者请备注“科普”，否则不予通过），以便我们邀请您进入相应交流群。

继续滑动看下一个