藻类和蜗牛隐藏着基因编辑的超能力

新的研究发现，称为 Fanzors 的RNA引导酶在真核生物中广泛存在。

从蜗牛到藻类再到阿米巴原虫，多种物种都会产生称为 Fanzors 的可编程DNA切割酶，麻省理工学院麦戈文脑研究所科学家的一项新研究已经识别出数千种此类酶。Fanzors 是 RNA 引导的酶，可以通过编程在特定位点切割 DNA，就像为广泛使用的基因编辑系统 CRISPR 提供动力的细菌酶一样。最近在《科学进展》杂志上报道了新认识的天然 Fanzor 酶的多样性，为科学家提供了一套广泛的可编程酶，这些酶可能适用于研究或医学的新工具。

“RNA 引导生物学可以让你制作出真正易于使用的可编程工具。因此，我们发现的越多越好，”麦戈文研究员奥马尔·阿布达耶 (Omar Abudayyeh) 说道，他与麦戈文研究员乔纳森·古腾伯格 (Jonathan Gootenberg) 一起领导了这项研究。

CRISPR 和 Fanzors 的承诺

CRISPR 是一种古老的细菌防御系统，它清楚地表明了 RNA 引导酶在适合实验室使用时的用途。麻省理工学院教授兼麦戈文研究员 Feng Zhang、Abudayyeh、Gootenberg 等人开发的基于 CRISPR 的基因组编辑工具改变了科学家修改 DNA 的方式，加速了研究并促进了许多实验性基因疗法的开发。

此后，研究人员在细菌世界中发现了其他 RNA 引导酶，其中许多酶具有使其在实验室中有价值的功能。张的团队今年早些时候报道了 Fanzors 的发现，它能够以 RNA 引导的方式切割 DNA，这开辟了 RNA 引导生物学的新领域。

Fanzors 是在真核生物中发现的第一个此类酶。真核生物是一类广泛的生命形式，包括植物、动物和真菌，由保存每个细胞遗传物质的膜结合核定义。(缺乏细胞核的细菌属于原核生物。)

“长期以来，人们一直在原核系统中寻找有趣的工具，我认为这取得了令人难以置信的成果，”古腾伯格说。“真核系统实际上是一个全新的工作场所。”

Abudayyeh 和 Gootenberg 说，一个希望是，在真核生物中自然进化的酶可能更适合在包括人类在内的其他真核生物的细胞中安全有效地发挥作用。张的团队已经证明 Fanzor 酶可以被设计为精确切割人类细胞中的特定 DNA 序列。

在新研究中，Abudayyeh 和 Gootenberg 发现，一些 Fanzor 即使没有优化也可以靶向人类细胞中的 DNA 序列。“它们在哺乳动物细胞中非常有效地发挥作用，这一事实真是太棒了，”古腾伯格说。

进化的见解和未来的应用

在本次研究之前，已在真核生物中发现了数百种 Fanzors。通过由实验室成员 Justin Lim 领导的对遗传数据库的广泛搜索，Gootenberg 和 Abudayyeh 的团队现已将这些酶的已知多样性扩大了一个数量级。

在该团队在真核生物和感染真核生物的病毒中发现的 3,600 多个 Fanzors 中，研究人员能够识别出 5 个不同的酶家族。通过比较这些酶的精确组成，他们发现了漫长进化历史的证据。

标签：