ბოლო ათი წლის განმავლობაში CRISPR-ზე დაფუძნებული გენის რედაქტირების ტექნოლოგია სწრაფად განვითარდა და წარმატებით იქნა გამოყენებული გენეტიკური დაავადებებისა და კიბოს სამკურნალოდ ადამიანთა კლინიკურ კვლევებში.ამავდროულად, მეცნიერები მთელს მსოფლიოში მუდმივად იყენებენ ახალ ახალ ინსტრუმენტებს გენის რედაქტირების პოტენციალით, რათა გადაჭრას არსებული გენის რედაქტირების ხელსაწყოები და გადამწყვეტები.

2021 წლის სექტემბერში, ჟან ფენგის გუნდმა გამოაქვეყნა ნაშრომი Science Journal-ში [1] და აღმოაჩინა, რომ ტრანსპოსტერების ფართო სპექტრი აკოდირებდა რნმ-ით ხელმძღვანელობს ნუკლეინის მჟავას ფერმენტებს და უწოდა მას ომეგა სისტემა (მათ შორის ISCB, ISRB, TNP8).კვლევამ ასევე დაადგინა, რომ ომეგას სისტემა იყენებს რნმ-ის ნაწილს, რათა წარმართოს ჭრის დნმ-ის ორმაგი ჯაჭვი, კერძოდ ωRNA.რაც მთავარია, ეს ნუკლეინის მჟავის ფერმენტები ძალიან მცირეა, CAS9-ის მხოლოდ დაახლოებით 30%, რაც ნიშნავს, რომ ისინი უფრო მეტად მიეწოდება უჯრედებს.

2022 წლის 12 ოქტომბერს ჟანგ ფენგის გუნდმა გამოაქვეყნა ჟურნალში Nature სათაურით: ომეგა ნიკაზას ISRB კომპლექსში ωრნა და სამიზნე დნმ-ის სტრუქტურა [2].

კვლევამ შემდგომში გააანალიზა ISRB-orRNA-ს გაყინული ელექტრონული მიკროსკოპის სტრუქტურა და სამიზნე დნმ-ის კომპლექსი ომეგას სისტემაში.

ISCB არის CAS9-ის წინაპარი და ISRB არის ISCB-ის HNH ნუკლეინის მჟავის დომენის ნაკლებობის იგივე ობიექტი, ამიტომ ზომა უფრო მცირეა, მხოლოდ დაახლოებით 350 ამინომჟავა.დნმ ასევე იძლევა საფუძველს შემდგომი განვითარებისა და საინჟინრო ტრანსფორმაციისთვის.

რნმ-ით მართული IsrB არის OMEGA ოჯახის წევრი, რომელიც კოდირებულია ტრანსპოზონების IS200/IS605 სუპეროჯახის მიერ.ფილოგენეტიკური ანალიზიდან და საერთო უნიკალური დომენებიდან, IsrB სავარაუდოდ იქნება IscB-ის წინამორბედი, რომელიც არის Cas9-ის წინაპარი.

2022 წლის მაისში კორნელის უნივერსიტეტის Lovely Dragon Laboratory-მა გამოაქვეყნა ნაშრომი ჟურნალში Science [3], რომელიც აანალიზებდა IscB-orRNA-ს სტრუქტურას და დნმ-ის ჭრის მექანიზმს.

IscB-სა და Cas9-თან შედარებით, IsrB-ს აკლია HNH ნუკლეაზას დომენი, REC წილი და PAM თანმიმდევრობით ურთიერთქმედების დომენების უმეტესობა, ამიტომ IsrB გაცილებით მცირეა ვიდრე Cas9 (მხოლოდ დაახლოებით 350 ამინომჟავა).თუმცა, IsrB-ის მცირე ზომა დაბალანსებულია შედარებით დიდი სახელმძღვანელო რნმ-ით (მისი ომეგა რნმ დაახლოებით 300 ნტ სიგრძისაა).

Zhang Feng-ის გუნდმა გააანალიზა IsrB-ის (DtIsrB) კრიოელექტრონული მიკროსკოპის სტრუქტურა ნესტიან-სითბოს ანაერობული ბაქტერიისგან Desulfovirgula thermocuniculi და მისი კომპლექსი ωRNA და სამიზნე დნმ.სტრუქტურულმა ანალიზმა აჩვენა, რომ IsrB ცილის საერთო სტრუქტურას იზიარებს ხერხემლის სტრუქტურა Cas9 პროტეინთან.

მაგრამ განსხვავება ისაა, რომ Cas9 იყენებს REC წილს სამიზნის ამოცნობის გასაადვილებლად, ხოლო IsrB ეყრდნობა მის ωRNA-ს, რომლის ნაწილი ქმნის რთულ სამგანზომილებიან სტრუქტურას, რომელიც მოქმედებს როგორც REC.

IsrB-ისა და Cas9-ის სტრუქტურული ცვლილებების უკეთ გასაგებად RuvC-დან ევოლუციის დროს, Zhang Feng-ის გუნდმა შეადარა RuvC-ის (TtRuvC), IsrB, CjCas9 და SpCas9-ის სამიზნე დნმ-ის დამაკავშირებელი სტრუქტურები Thermus thermophilus-ისგან.

IsrB-ისა და მისი ωRNA-ს სტრუქტურული ანალიზი განმარტავს, თუ როგორ იცნობს IsrB-ωρN-ს ერთობლივად და წყვეტს სამიზნე დნმ-ს და ასევე იძლევა საფუძველს ამ მინიატურული ნუკლეაზის შემდგომი განვითარებისა და ინჟინერიისთვის.სხვა რნმ-ით მართულ სისტემებთან შედარება ხაზს უსვამს პროტეინებსა და რნმ-ს შორის ფუნქციურ ურთიერთქმედებას, რაც ხელს უწყობს ამ მრავალფეროვანი სისტემების ბიოლოგიისა და ევოლუციის ჩვენს გაგებას.

ბმულები:

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