CRISPR/Cas13-rAAV

  • CRISPR/Cas13系统介绍

    CRISPR/Cas13系统是一种基于细菌免疫系统的RNA靶向编辑工具。与CRISPR/Cas9系统不同,Cas13蛋白靶向的是RNA而非DNA。该系统属于CRISPR系统的第二类第Ⅵ型,它包含单一的效应蛋白Cas13和CRISPR RNA(crRNA),二者组装形成一个由crRNA引导的RNA靶向效应复合物。Cas13家族共鉴定出四种亚型,包括Cas13a(又名C2c2)、Cas13b、Cas13c和Cas13d,四种Cas13亚型蛋白分子量均小于Cas9蛋白。其中Cas13d因尺寸较小,容易包装到腺相关病毒(AAV)载体中而备受关注。

作用机制

CRISPR/Cas13系统的作用机制主要包括以下几个阶段:
  • pre-crRNA的识别与结合:新转录的pre-crRNA通过其5’端茎环结构与Cas13蛋白的REC叶识别并结合,形成中间过渡态。
  • 成熟crRNA的形成:NUC区的Helical-1和HEPN2结构域之间的保守残基构象发生变化,形成酸碱催化中心,催化酶切pre-crRNA形成成熟的crRNA。
  • crRNA-Cas13复合物酶切活性的激活:靶ssRNA进入crRNA-Cas13复合物内与crRNA发生碱基互补配对,诱发Cas13蛋白发生构象变化,激活复合物的酶切活性。
  • 靶RNA的降解:在crRNA的引导下,Cas13蛋白的HEPN结构域催化靶ssRNA的酶切,实现对特定RNA的降解。

Cas13作用机制

CRISPR/Cas13系统作用机制示意图(以Cas13a为例)

Cas13与Cas9系统对比

Cas13(VI型) Cas9(II型)
靶标 RNA DNA
切割活性 RNase(ssRNA) DNase(dsDNA)
旁路活性 有(非特异切割RNA)
应用方向 RNA编辑、诊断 基因敲除/敲入

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