Структура эукариотического аналога CRISPR-Cas, Fanzor2, показывает перспективность для редактирования генов

Учёные из Детской исследовательской больницы Св. Иуды выяснили, как эволюционное расхождение Fanzor2 с бактериальными предками может сделать его полезным инструментом для будущих задач геномной инженерии.

Используя крио-электронную микроскопию (cryo-EM), исследователи изучили эволюционный путь белков Fanzor, редактирующих геном эукариот. Работа, опубликованная в Nature Structural & Molecular Biology, даёт представление о структурном расхождении Fanzor2 с другими РНК-направляемыми нуклеазами и предлагает основу для будущих усилий по белковой инженерии.

Система CRISPR-Cas9, адаптированная из защитного механизма бактерий, произошла от транспозонов. Недавно было обнаружено, что большое древнее семейство транспозон-ассоциированных белков в бактериях, TnpB, является функциональным предшественником нескольких подтипов CRISPR-Cas9 и -Cas12. Семейство белков Fanzor (Fanzor1 и Fanzor2) — это гомологи TnpB, обнаруженные у эукариот и эукариотических вирусов.

Потенциал Fanzor кроется в его структуре

Ключевой фактор, делающий TnpB и Fanzors столь интересными, — их относительно малый размер: они значительно меньше своих родственников Cas9 и Cas12. Для геномной инженерии минимизация размера белка даёт больше функциональных возможностей.

Структуры cryo-EM Fanzor2 в комплексе с его нативной РНК-гидом и ДНК-мишенью позволили установить взаимосвязь между структурой и функцией у РНК-направляемых нуклеаз. Работа также показала, что роль РНК в формировании активного центра Fanzor2 отличается от других классов, что указывает на совместную эволюцию РНК и белка на отдельной эволюционной ветви от семейства нуклеаз CRISPR Cas12.

«Белок был довольно минималистичным, но структура предполагает, что существует гораздо больше гибкости в том, как они функционируют со своими РНК, — отметила Элизабет Келлогг. — Это намекает, что мы могли бы уменьшить его размер ещё больше».

Исследователи надеются, что эта структура станет стартовой площадкой для новых подходов к созданию следующего поколения РНК-направляемых нуклеаз. Структурное разнообразие этого семейства открывает путь не только для понимания функциональных ограничений, но и для их использования в инженерии.