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近日，麻省理工学院麦戈文研究所（MIT’s McGovern Institute）的研究人员发现了一种新Cas酶，可用于开发靶向RNA的新型CRISPR基因编辑技术工具。这种名为“Cas7-11”的酶可以在不伤害细胞的情况下精准切割RNA靶标。该研究还增加了科学家对CRISPR系统多样性的理解。该论文发表在顶级学术期刊《自然》杂志上。

与其他CRISPR蛋白一样，Cas7-11被细菌用作抵御病毒的防御机制。遇到新病毒后，细菌会利用CRISPR序列记录病毒遗传物质的特征。如果该病毒再次出现，CRISPR系统就会被激活，在RNA的引导下摧毁病毒基因组并消灭感染。不同的细菌利用不同的蛋白质来对抗它们的病毒入侵者，有的靶向病毒的DNA，有的靶向RNA。

当研究团队在公共数据库中搜索基因组序列，以挖掘CRISPR系统潜在的工具时，从东京湾分离出的一种细菌蛋白引起了他们的注意。该团队将这种酶命名为“Cas7-11”。它具有独特的进化意义，因为通常Cas酶可以分为两类，一类需要多种蛋白组分形成复合体，完成对DNA或RNA的切割，另一类只需要单个蛋白就能够完成切割，例如Cas9。而Cas7-11模糊了CRISPR分类系统的界限，从基因序列上看，它属于需要多个蛋白组成复合体的类型，但是它的本身似乎已经整合了所有复合体的作用，从而作为单个蛋白就能完成切割过程。

研究的通讯作者之一Jonathan Gootenberg博士说：“这就好比之前假设鸟类是唯一会飞的动物，Cas7-11的发现就等同于发现蝙蝠，从而让我们认识到飞行有多种进化路径。它完全改变了人们对这些系统的看法，无论从功能上还是进化上。”

与DNA编辑不同，RNA编辑技术不会永久改变基因组的遗传密码，而只会对基因表达进行暂时的调控。但到目前为止，只有Cas13被广泛开发用于RNA靶向基因编辑。然而，当Cas13识别其目标时，它会切碎附近的任何RNA，并因此破坏细胞。

Cas7-11蛋白的实验结果表明，当将其与指导RNA一起引入细胞时，它能够针对靶向序列进行非常精确的切割，同时保持其他RNA不受干扰，因此对细胞基本没有毒性。这意味着他们不仅可以使用Cas7-11来改变RNA序列中的特定密码子，以纠正由基因突变导致的错误。他们还能够对Cas7-11进行编程，以稳定或破坏细胞内的特定RNA分子，调整由这些RNA编码的蛋白质的水平。

▲相比Cas13, Cas7-11基本没有细胞毒性（图片来源：参考资料[1]）

研究人员希望随着进一步的发展，这种酶有朝一日可以用于编辑患者RNA中的致病序列，使他们的细胞能够产生健康的蛋白质，或者降低在遗传疾病中造成伤害的特定蛋白质水平.

“我们认为Cas7-11切割的独特方式可以实现许多有趣和多样化的应用，”Gootenberg博士评论道，“没有其他CRISPR工具可以如此精确地切割RNA。”

参考资料:
[1] ÖZcan, A., et, al. (2021). Programmable RNA targeting with the single-protein CRISPR effector Cas7-11. Nature. Published. https://doi.org/10.1038/s41586-021-03886-5.
[2] RNA-targeting enzyme expands the CRISPR tool kit. Retrieved September 6, 2021, from https://mcgovern.mit.edu/2021/09/06/rna-targeting-enzyme-expands-the-crispr-tool-kit/
[3] Two Feng Zhang lab alumni find a new CRISPR enzyme that could take a Big Gulp out of RNA — and a raft of devastating diseases. Retrieved September 7, 2021, from https://endpts.com/two-feng-zhang-lab-alumni-find-a-new-crispr-enzyme-that-could-take-a-big-gulp-out-of-rna-and-a-raft-of-devastating-diseases/