复旦大学生命科学学院、遗传工程国家重点实验室黄强课题组与卢大儒课题组合作，用冷冻电镜单颗粒三维重构方法解析了crispr-cas9的dna剪切活性结构。相关研究成果日前在线发表于《自然—通讯》。
crispr-cas9技术可方便地对基因组dna进行高效、特异性的切割编辑，因此被称为“基因魔剪”。过去几年，众研究机构陆续解析了多个“cas9-sgrna-dna靶链”的三元复合物晶体结构。然而，这些复合物结构并没有完全揭示出真正的dna剪切活性构象，人们对crispr-cas9如何通过hnh与ruvc核酸酶域切割dna单链的分子机制还很不明确。因此，获得crispr-cas9的剪切活性结构成为揭示该系统dna剪切机理的关键。
研究人员首先构建了酿脓链球菌cas9酶、sgrna和dna的三元复合物，然后用冷冻电镜单颗粒三维重构方法解析该复合物的溶液结构，获得了一个5.2埃分辨率的冷冻电镜结构。复合物结构的原子模型显示，在已解析的所有结构中，该复合物的hnh酶活性中心最接近dna链的切割位点；分子动力学模拟及点突变实验表明，该复合物的hnh和ruvc核酸酶活性中心的催化氨基酸可以与dna解旋单链形成切割反应所需构象。因此，研究获得的复合物结构是crispr-cas9的dna剪切激活构象，为全面揭示剪切机理提供了关键的活性结构信息，并为应用蛋白质工程技术优化该系统、降低其脱靶效应提供了重要的结构生物化学基础。（记者 黄辛）
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