一项新研究为最近发现的CRISPR引导半胱天冬酶或Craspase提供了重要的机制见解。研究人员使用冷冻电子显微镜(cryo-EM)解释了其靶标RNA裂解和蛋白酶激活机制，这可能会导致在动植物中产生有前途的抗病毒和组织工程工具。

该工作由康奈尔大学分子生物学与遗传学教授柯爱龙博士和代尔夫特理工大学分子微生物学副教授StanJJBrouns博士共同领导。他们在一篇题为“CraspaseisaCRISPRRNA-guided,RNA-activatedprotease”的科学文章中发表了他们的发现。

最近发现与CRISPR-Cas系统相关的半胱天冬酶样蛋白震惊了科学界。CRISPR引导的半胱天冬酶被赋予了一个新名称，即Craspase。

“[W]e可以使用这样的系统来开发许多生物技术和治疗应用，如果我们了解这台机器内部的所有小发明，”Ke说。

该团队着手确定Craspase在不同功能状态下的低温电磁结构，收集足够的“快照”，以便他们有足够的时间分辨率来解释其机制。

“这些快照导致了一部高清分子电影，”柯说。“通过来回观察，我们准确地知道Craspase如何识别RNA靶标，这反过来又如何激活蛋白酶，活性持续多长时间，以及最终关闭蛋白酶活性的原因。”

ChunyiHu博士是Ke实验室的博士后，也是该论文的第一作者之一，他解释说人们对Craspase非常感兴趣。“竞争激烈。我们和我们的荷兰合作者汇集了我们的力量，日夜工作以解决这个难题，”他说。

研究人员在他们的论文中写道：“CRISPR-Cas生物学的一个新领域已经出现，其中RNA引导的效应子使用核酸降解以外的机制来控制生理反应。”“在这里，我们定义了Craspase蛋白酶如何通过目标RNA识别变构激活并通过目标RNA切割失活以切割天然底物。”

重要的是，胡解释说，“这个过程具有令人兴奋的潜力，因为Craspase的输出是蛋白质而不是DNA降解。”

“对于其他CRISPR技术，人们担心我们用来编辑DNA的酶是否足够安全，是否可能存在附带损害或脱靶，”柯指出。“使用Craspase，我们可以实现许多相同的有益治疗结果，而不必担心我们基因组的安全性。”

Ke的团队计划更深入地了解Craspase通路和过程。但他们也将转向应用方面，其中可能包括动植物工程。

“我希望更多的调查人员能够欣赏这个系统的潜力并加入进来，”柯说。“我们都认为CRISPR引导的核酸酶是一种治疗遗传疾病的工具，但CRISPR引导的蛋白酶可能以更广泛的方式对生物学产生影响。”