改写生命密码，科创团队首次发现极小型Cas13j蛋白

发布者：吴健发布时间：2024-10-03浏览次数：29

    近日，我院合成生物所姚远研究员团队采用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。相关成果发表在《Nature Chemical Biology》，科创中心为第一完成单位并具有独立知识产权。




极小型Cas13蛋白，

“细微之处”改写生命



    在CRISPR的RNA编辑中，递送是一个主要的难题，“Cas13蛋白融合ADAR2脱氨酶构建一个RNA编辑器，但编辑器的大小是有限的。目前技术处于单个AAV的包装极限，无法再融合其他功能蛋白。”姚远介绍道。

    可以想象我们物流组装一个快递包，如果装入了较大Cas13蛋白，那么能融合功能蛋白的空间就相对变小。RNA编辑器太大则无法装进AAV（病毒载体） 宿主细胞中递送。因此，极小型Cas13蛋白的挖掘可为这一瓶颈提供新的解决方案。


数据驱动

开发新的RNA编辑工具包


    “这是目前已报道最小的Cas13蛋白”。团队通过对土壤微生物大规模宏基因组数据进行智能挖掘，在CRISPR阵列周围提取了超20kb的基因组DNA序列，基于氨基酸功能序列，挖掘出大小在400-600aa的新微小型Cas13j蛋白家族。

    其中，极小型Cas13蛋白大小为424aa。团队经过一系列高活性工程化改造蛋白，将蛋白的大小进一步缩小为340 aa，这就是目前已报道工程化改造的极小型Cas13蛋白。

    “在此基础上，我们开发出一套极小型RNA碱基编辑工具，并通过小鼠实验证明，这套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，显著降低了小鼠总胆固醇 (Total Cholesterol, T-CHO)含量，实现了CIRPSR-Cas13的体内C > U RNA单碱基编辑的前沿应用探索。”姚远分享道。

    CRISPR-Cas13j系统的发现与相关RNA编辑工具包的开发，对探索基于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。姚远说：“未来，团队将积极拓展新型RNA碱基编辑器在临床治疗和生物化工方面的应用。”


*浙江大学杭州国际科创中心生物与分子智造研究院姚远研究员为本文通讯作者。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、余静文为本文共同第一作者。浙江大学黄行许教授、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。该研究得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金重大项目、国家自然科学基金面上项目、中国计算机学会联合基金、浙江大学杭州国际科创中心百人计划等科研项目的支持。


原文链接：Compact RNA editors with natural miniature Cas13j nucleases | Nature Chemical Biology