Nature子刊：浙大姚远团队发现极小型Cas13j蛋白，实现体内高效RNA编辑

来源：生物世界 2024-09-21 09:43

该研究通过对土壤微生物大规模宏基因组数据进行智能挖掘，基于Cas13蛋白靶向RNA切割的RxxxxH功能基序，挖掘极小型Cas13蛋白。

浙江大学杭州国际科创中心姚远团队等在Nature Chemical Biology 期刊发表了题为：Compact RNA editors with natural miniature Cas13j nucleases 的研究论文。

数据驱动的蛋白酶挖掘可以利用物种资源的多样性进行 新蛋白 的挖掘，该研究采用BT-IT融合技术，通过智能挖掘算法对微生物宏基因组数据进行大规模挖掘，发现极小型Cas13j蛋白并进行高效的体内RNA编辑。

该研究通过对土壤微生物大规模宏基因组数据进行智能挖掘，发现一个可高效靶向切割RNA的极小型Cas13j蛋白家族，蛋白大小仅为424 aa，是迄今已报道的自然界最小的CRISPR-Cas13系统。经过工程化改造，得到了更小的增强型eChiCas13j蛋白，蛋白大小为340 aa。此外，研究团队开发了一套高效的极小型RNA单碱基编辑器工具包，高效实现了小鼠体内的C U RNA编辑，实现了CRISPR的体内C U RNA单碱基编辑的治疗应用探索。CRISPR-Cas13j系统的发现与相关RNA编辑工具包的开发，对开发基于RNA编辑的基因治疗手段与合成生物学调控手段等具有重要意义。

该研究通过对土壤微生物大规模宏基因组数据进行智能挖掘，基于Cas13蛋白靶向RNA切割的RxxxxH功能基序，挖掘极小型Cas13蛋白。该研究鉴定出一个新的极小型Cas13j蛋白家族，包括LepCas13j（529 aa）与ChiCas13j（424 aa）。其中来源于噬几丁质菌 (Chitinophagaceae) 的ChiCas13j是目前已知的最小的天然Cas13蛋白。

该研究发现，LepCas13j与ChiCas13j具有高效的靶向RNA切割活性，展现了与CasRx、 Cas13X.1、PspCas13b及Cas13bt1类似的高活性。研究团队以ChiCas13j为骨架，开发出了一系列高活性eChiCas13j工程化改造蛋白，并将ChiCas13j蛋白的大小进一步缩小为340 aa，这也是目前已报道的工程化改造的极小型的Cas13蛋白。

此外，研究团队开发出了一套极小型RNA碱基编辑工具 Chi-REPAIRv2-mini与Chi-RESCUE-S-mini。这些新型RNA碱基编辑器展现出了极高的A G与C U RNA单碱基编辑效率。该研究将RESCUE介导的C U RNA单碱基编辑工具通过构建靶向位点PCSK9（Q35*, CAG UAG）成功应用于体内编辑。对比与RESCUE-S-t1与RESCUE-S-X.1，基于Cas13j的RNA编辑工具Chi-RESCUE-S-mini介导了更高的体内C U RNA编辑，显著降低了小鼠总（Total Cholesterol，T-CHO）含量，实现了CRISPR的体内C U RNA单碱基编辑的前沿应用探索。

浙江大学杭州国际科创中心姚远研究员为论文通讯作者，浙江大学马斌研究员、陈学新教授和李果博士（现为湘湖实验室副研究员）为共同通讯作者。浙江大学杭州国际科创中心博士后李果、程亚仙、余静文为共同第一作者。浙江大学黄行许教授、天津大学乔建军教授、上海科技大学季泉江教授、中国农业大学胡晓湘教授等对研究工作给与了技术指导。

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