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張鋒團隊又開發出一款RNA編輯工具RESCUE

  日期:2019-07-15  來源:生物通 (薄荷)


如今,CRISPR工具箱再次擴大。張鋒實驗室于7月11日在《Science》在線發表題為“A cytosine deaminase for programmable single-base RNA editing”的論文。他們又開發出一種名為RESCUE的系統,可實現從C到U的RNA編輯。 



兩年前,Broad研究院的張鋒實驗室就利用Cas13核酸酶開發出一種精確的RNA編輯工具。這個名為REPAIR的系統可實現從A到I(G)的轉換,不僅可作為研究工具,還有望治療由突變引發的疾病。


如今,CRISPR工具箱再次擴大。張鋒實驗室于7月11日在《Science》在線發表題為“A cytosine deaminase for programmable single-base RNA editing”的論文。他們又開發出一種名為RESCUE的系統,可實現從C到U的RNA編輯。


同時,RESCUE還保留了從A到I的編輯活性,在向導RNA的作用下可實現從C到U和從A到I的多重編輯。此系統大大擴展了CRISPR工具可靶向的范圍,囊括了蛋白質的磷酸化位點。這些位點作為蛋白質活性的開關,往往在信號分子和癌癥相關通路中發現。


張鋒表示:“為了應對遺傳變化的多樣性,我們需要一系列精確的技術。通過開發這種新的酶,并將其與CRISPR的可編程性和精確度相結合,我們能夠填補工具箱中的一個關鍵空白。”


之前的REPAIR系統是將dCas13與ADAR2的脫氨基結構域相融合。這一次,他們將ADAR2轉化成胞苷脫氨酶,開發出RESCUE系統。此系統可由精選的任意RNA引導,實現從C到U的編輯。


研究人員在人體細胞中試驗了新平臺,發現他們可靶向細胞中的天然RNA以及合成RNA中24個臨床相關的突變。他們隨后進一步優化了RESCUE系統,以減少脫靶編輯,同時盡量不破壞目標編輯。RESCUE的出現使得許多通過翻譯后修飾(比如磷酸化和糖基化)調節蛋白質功能的位點也可以作為編輯目標。


RNA編輯的主要優點在于其可逆性,而DNA水平的改變是永久的。因此,RESCUE可用在需要暫時改變的情況下。為了證明這一點,研究人員利用RESCUE來靶向編碼β-連環蛋白的RNA中的特定位點。


β-連環蛋白(β-catenin)的磷酸化會導致蛋白的活化和細胞的生長。如果永久地發生這樣的改變,則細胞就會處于一種不受控制的生長狀態,可能導致癌癥的發生。不過有了RESCUE系統,瞬時的細胞生長可能會刺激傷口愈合,以應對急性損傷。


為了將RESCUE推向臨床,以及讓研究人員能夠利用RESCUE來更好地了解致病突變,張鋒實驗室計劃與大家分享RESCUE系統。相關質粒將通過非營利性的質粒共享庫Addgene免費提供。



本文來源:

A cytosine deaminase for programmable single-base RNA editing

Science  11 Jul 2019: eaax7063



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