Վերջին տասը տարիների ընթացքում CRISPR-ի վրա հիմնված գեների խմբագրման տեխնոլոգիան արագորեն զարգացել է և հաջողությամբ կիրառվել է գենետիկական հիվանդությունների և քաղցկեղի բուժման համար մարդկանց կլինիկական փորձարկումներում:Միևնույն ժամանակ, ամբողջ աշխարհի գիտնականները մշտապես օգտագործում են գեների խմբագրման ներուժ ունեցող նոր գործիքներ՝ լուծելու առկա գեների խմբագրման գործիքների և որոշիչ խնդիրների խնդիրները:

2021 թվականի սեպտեմբերին Չժան Ֆենգի թիմը հոդված հրապարակեց Science ամսագրում [1] և պարզեց, որ տրանսպոստերների լայն տեսականի կոդավորում են ՌՆԹ-ն ուղղորդող նուկլեինաթթվի ֆերմենտները և այն անվանել Օմեգա համակարգ (ներառյալ ISCB, ISRB, TNP8):Հետազոտությունը նաև ցույց է տվել, որ Omega համակարգը օգտագործում է ՌՆԹ-ի մի հատված՝ ուղղորդելու կտրող ԴՆԹ-ի երկակի շղթան, այն է՝ ωRNA:Ավելի կարևոր է, որ այս նուկլեինաթթվի ֆերմենտները շատ փոքր են՝ CAS9-ի միայն մոտ 30%-ը, ինչը նշանակում է, որ դրանք ավելի հավանական է, որ փոխանցվեն բջիջներին:

2022 թվականի հոկտեմբերի 12-ին Չժան Ֆենգի թիմը հրապարակել է Nature ամսագրում՝ «Omega Nickase ISRB-ի կառուցվածքը համալիրում ωρնայի և թիրախային ԴՆԹ-ի հետ [2]» վերնագրով:

Հետազոտությունը հետագայում վերլուծել է ISRB-orRNA-ի սառեցված էլեկտրոնային մանրադիտակի կառուցվածքը և թիրախային ԴՆԹ համալիրը Omega համակարգում:

ISCB-ն CAS9-ի նախահայրն է, իսկ ISRB-ն ISCB-ի HNH նուկլեինաթթվի տիրույթի բացակայության նույն օբյեկտն է, ուստի չափն ավելի փոքր է՝ ընդամենը մոտ 350 ամինաթթու:ԴՆԹ-ն նաև հիմք է ստեղծում հետագա զարգացման և ինժեներական վերափոխման համար:

ՌՆԹ-ով առաջնորդվող IsrB-ն OMEGA ընտանիքի անդամ է, որը կոդավորված է IS200/IS605 տրանսպոզոնների գերընտանիքի կողմից:Ֆիլոգենետիկ վերլուծությունից և ընդհանուր եզակի տիրույթներից, IsrB-ն, ամենայն հավանականությամբ, կլինի IscB-ի նախահայրը, որը Cas9-ի նախահայրն է:

2022 թվականի մայիսին Կոռնելի համալսարանի Lovely Dragon լաբորատորիան հրապարակեց մի հոդված Science ամսագրում [3]՝ վերլուծելով IscB-orRNA-ի կառուցվածքը և ԴՆԹ-ի կտրման մեխանիզմը:

IscB-ի և Cas9-ի համեմատ, IsrB-ն չունի HNH նուկլեազային տիրույթ, REC բլիթ և PAM հաջորդականությամբ փոխազդող տիրույթների մեծ մասը, ուստի IsrB-ն շատ ավելի փոքր է, քան Cas9-ը (ընդամենը մոտ 350 ամինաթթու):Այնուամենայնիվ, IsrB-ի փոքր չափը հավասարակշռված է համեմատաբար մեծ ուղեցույց ՌՆԹ-ով (նրա օմեգա ՌՆԹ-ն մոտ 300 նտ երկարություն ունի):

Zhang Feng-ի թիմը վերլուծել է IsrB-ի (DtIsrB) կրիոէլեկտրոնային մանրադիտակի կառուցվածքը Desulfovirgula thermocuniculi խոնավ ջերմային անաէրոբ բակտերիայից և նրա ωρՆԹ-ի և թիրախային ԴՆԹ-ի համալիրից:Կառուցվածքային վերլուծությունը ցույց է տվել, որ IsrB սպիտակուցի ընդհանուր կառուցվածքը կիսում է ողնաշարի կառուցվածքը Cas9 սպիտակուցի հետ:

Բայց տարբերությունն այն է, որ Cas9-ն օգտագործում է REC բլիթը հեշտացնելու թիրախների ճանաչումը, մինչդեռ IsrB-ն հենվում է իր ωRNA-ի վրա, որի մի մասը կազմում է բարդ եռաչափ կառուցվածք, որը գործում է REC-ի նման:

Ավելի լավ հասկանալու համար IsrB-ի և Cas9-ի կառուցվածքային փոփոխությունները RuvC-ից էվոլյուցիայի ընթացքում, Ժանգ Ֆենգի թիմը համեմատեց RuvC-ի (TtRuvC), IsrB, CjCas9 և SpCas9-ի թիրախային ԴՆԹ-ի հետ կապող կառույցները Thermus thermophilus-ից:

IsrB-ի և նրա ωRNA-ի կառուցվածքային վերլուծությունը պարզաբանում է, թե ինչպես է IsrB-ωρRNA-ն համատեղ ճանաչում և կտրում թիրախային ԴՆԹ-ն, ինչպես նաև հիմք է տալիս այս մանրացված նուկլեազի հետագա զարգացման և նախագծման համար:Համեմատությունները ՌՆԹ-ով առաջնորդվող այլ համակարգերի հետ ընդգծում են սպիտակուցների և ՌՆԹ-ների միջև ֆունկցիոնալ փոխազդեցությունները՝ զարգացնելով այս բազմազան համակարգերի կենսաբանության և էվոլյուցիայի մեր ըմբռնումը:

Հղումներ:

1.https://www.science.org/doi/10.1126/science.abj6856

2.https://www.science.org/doi/10.1126/science.abq7220

3.https://www.nature.com/articles/s41586-022-05324-6