Science:Cas9工作构象成功探明

加州大学伯克利分校的科学家通过实验证实了Cas9蛋白在定位于目的基因两链大沟时的构象变化。

该研究由共同第一作者 Fuguo Jiang、David Taylor以及Jennifer Doudna和Eva Nogales几位科学家共同领衔。研究团队通过X射线晶体学探明了酿脓链球菌Cas9蛋白工作过程中存在的几个分子构象，这些特殊的结构可将Cas9蛋白紧紧束缚于目的DNA或RNA的特殊结构域。一种以R环复合物为主的基本构型承担着该酶的DNA切割功能。该团队的研究成果发表在了今天出版的Science杂志上。

Cas9工作时的分子构象变化有助于解释该蛋白如何结合松散的双链DNA，进一步阐述了没有ATP依赖解螺旋酶活性存在情况下的RNA-DNA杂交构造形成的可能性。文章中提到DNA与Cas9-RNA复合物中一段20-nt的引导RNA互补结合，引导蛋白重构适应DNA或RNA螺旋结构以及发生移位的非目的DNA链。这些蛋白与核酸的杂交结构将非目的DNA链扭转至RuvC结构域的活性位点，促进其构象发生变化并将其定位于临近的HNH结构域活性位点，进一步使目的DNA链的磷酸二酯键结构变得易于切割。诱导目的DNA螺旋结构产生一个30度的弯曲，稳定R环结构的同时使得Cas9复合物的核酸结构域完成对目的双链DNA的切割。

这项研究证实了Cas9在工作时的结构变化。更多Cas9-gRNA-DNA复合物细节的相关知识将促进人们通过生物工程开发更多种类的Cas9核酸酶，提高实验效率或降低酶切错靶的几率。最近几个月内，基于酶功能的假设研究，以MIT张锋为代表的科学家们创造了更多新型的，更具特异性的Cas9变体。