基因组编辑技术新平台Cas13a主要由该领域的两个先驱团队开发,分别是哈佛大学张锋教授和加州大学伯克利分校的Jennifer A. Doudna教授。
Cas13a 在2015年发现时称为C2c2。
几乎所有的古菌和50%的现代细菌都具有CRISPR-Cas,是细菌抵抗病毒和质粒侵染的获得性免疫防御系统,且是人类开发基因工程革新性工具的基础。
CRISPR-Cas系统划分为两大类,第一大类是有多亚基组成的效应复合物才能发挥功能;第二大类是由单个效应蛋白(如Cas9、Cpf1、C2c1、C2c2等)发挥功能。
Cas13a首先在沙氏纤毛菌(Leptotrichia shahii)中鉴定。中科院生物物理研究所王艳丽课题组解析了LshC2c2与crRNA、及其target RNA的三元复合物晶体结构。Knott等报道了毛罗科菌(Lachnospiraceae bacterium)的LbaCas13a与crRNA的晶体结构。
与Cas9一样,Cas13a也能容忍crRNA与目标序列之间的单个错配,不过若存在2个错配,切割效率就大大降低。它的PFS序列(相当于PAM序列)位于间隔区的3’端,由A、U或C碱基组成。
Cas13a一旦识别并切割由crRNA序列制定的靶标RNA,它就转入了一种酶促“激活”状态,这时它将结合并切割其他的非靶标RNA,而不管它们是否与crRNA同源,或是否存在PFS,与Cas9截然不同。Cas13a实质上是细菌自我武装的哨兵,在检测到其靶标后攻击所有RNA。对细菌而言,这种特性是有意义的。若细菌被噬菌体感染,它能够激活程序性细胞死亡或休眠状态,以限制感染在整个群体中传播。这也称之为附属活性,这种特性可被用作一个自动放大检测器,开发成为一种低成本的诊断方法。
参考文献:刘贵生, MEKCNAYSupamit, 吴俊静, 乔木, 彭先文, 梅书棋. 与众不同的核酸酶Cas13a:编辑RNA的新CRISPR平台及其进展[J]. 湖北农业科学, 2018, 57(2): 5-8.