Сүүлийн арван жилийн хугацаанд CRISPR-д суурилсан ген засварлах технологи хурдацтай хөгжиж, хүний ​​​​эмнэлзүйн туршилтаар генетикийн өвчин, хорт хавдрын эмчилгээнд амжилттай хэрэглэгдэж байна.Үүний зэрэгцээ дэлхийн өнцөг булан бүрээс эрдэмтэд одоо байгаа ген засварлах хэрэгсэл, шийдвэрлэх арга хэрэгслийн асуудлыг шийдвэрлэхийн тулд ген засварлах чадвартай шинэ хэрэгслийг байнга ашиглаж байна.

2021 оны 9-р сард Жан Фэнгийн баг Шинжлэх ухааны сэтгүүлд нийтлэл хэвлүүлсэн [1] ба олон төрлийн транспостерууд нь РНХ удирддаг нуклейн хүчлийн ферментүүдийг кодлож, Омега систем гэж нэрлэсэн (ISCB, ISRB, TNP8 гэх мэт).Мөн судалгаанаас үзэхэд Омега систем нь ωRNA гэх ДНХ-ийн хос гинжийг чиглүүлэхийн тулд РНХ-ийн хэсгийг ашигладаг болохыг тогтоожээ.Хамгийн чухал нь эдгээр нуклейн хүчлийн ферментүүд нь маш бага бөгөөд зөвхөн CAS9-ийн 30 орчим хувийг эзэлдэг бөгөөд энэ нь эсүүдэд хүргэх магадлал өндөр байдаг гэсэн үг юм.

2022 оны 10-р сарын 12-ны өдөр Жан Фэнгийн баг "Nature" сэтгүүлд: Structure of the Omega Nickase ISRB in Complex with ωrna and Target DNA [2] гарчигтайгаар нийтлэв.

Судалгааны явцад Омега систем дэх ISRB-ωRNA болон зорилтот ДНХ-ийн цогцолборын хөлдөөсөн электрон микроскопын бүтцэд дүн шинжилгээ хийсэн.

ISCB нь CAS9-ийн өвөг дээдэс бөгөөд ISRB нь ISCB-ийн HNH нуклейн хүчлийн домэйны дутагдалтай ижил объект тул хэмжээ нь бага, ердөө 350 орчим амин хүчлүүд юм.ДНХ нь цаашдын хөгжил, инженерийн өөрчлөлтийн үндэс суурийг бүрдүүлдэг.

РНХ удирддаг IsrB нь транспозонуудын IS200/IS605 супер гэр бүлээр кодлогдсон OMEGA гэр бүлийн гишүүн юм.Филогенетикийн шинжилгээ болон хуваалцсан өвөрмөц домэйнуудаас харахад IsrB нь Cas9-ийн өвөг болох IscB-ийн урьдал зүйл байх магадлалтай.

2022 оны 5-р сард Корнеллийн их сургуулийн Lovely Dragon лаборатори Science [3] сэтгүүлд IscB-ωRNA-ийн бүтэц, түүний ДНХ-г огтлох механизмд дүн шинжилгээ хийсэн өгүүлэл нийтлэв.

IscB болон Cas9-тэй харьцуулахад IsrB нь HNH нуклеазын домэйн, REC дэлбэн болон PAM дарааллын харилцан үйлчлэлийн ихэнх домэйнууд байхгүй тул IsrB нь Cas9-ээс хамаагүй бага (зөвхөн 350 орчим амин хүчил).Гэсэн хэдий ч IsrB-ийн жижиг хэмжээ нь харьцангуй том хөтөч РНХ-ээр тэнцвэрждэг (түүний омега РНХ нь 300 н орчим урт).

Жан Фэнгийн баг чийгтэй халуун агааргүй Desulfovirgula thermocuniculi бактерийн IsrB (DtIsrB) крио-электрон микроскопийн бүтцэд болон түүний ωРНХ болон зорилтот ДНХ-ийн иж бүрдэлд дүн шинжилгээ хийсэн.Бүтцийн шинжилгээгээр IsrB уургийн ерөнхий бүтэц нь Cas9 уурагтай нурууны бүтцийг хуваалцдаг болохыг харуулсан.

Гэхдээ ялгаа нь Cas9 нь зорилтот танилтыг хөнгөвчлөхийн тулд REC дэлбээг ашигладаг бол IsrB нь өөрийн ωRNA-д тулгуурладаг бөгөөд түүний нэг хэсэг нь REC шиг ажилладаг гурван хэмжээст цогц бүтцийг бүрдүүлдэг.

RuvC-ийн хувьслын явцад IsrB ба Cas9-ийн бүтцийн өөрчлөлтийг илүү сайн ойлгохын тулд Жан Фэнгийн баг Thermus thermophilus-ийн RuvC (TtRuvC), IsrB, CjCas9, SpCas9-ийн зорилтот ДНХ-тэй холбох бүтцийг харьцуулсан.

IsrB болон түүний ωRNA-ийн бүтцийн шинжилгээ нь IsrB-ωRNA нь зорилтот ДНХ-ийг хэрхэн таньж, задалж байгааг тодруулж, мөн энэхүү жижигрүүлсэн нуклеазыг цаашид хөгжүүлэх, инженерчлэх үндэс суурь болдог.Бусад РНХ удирддаг системүүдтэй харьцуулах нь уураг ба РНХ-ийн хоорондох функциональ харилцан үйлчлэлийг онцолж, эдгээр олон янзын системүүдийн биологи, хувьслын талаарх бидний ойлголтыг сайжруулдаг.

Холбоосууд:

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