在真核生物中发现了数千种可与 CRISPR 相媲美的基因“剪刀”

DNA 切割酶存在于多种物种中，有一天可能有助于开发新的基因疗法、药物和生物技术。

Fanzors 可以彻底改变基因编辑，就像 CRISPR 一样。

图片来源：THAVIS 3D/Unsplash 

在包括蜗牛、藻类和阿米巴原虫在内的多种物种宿主中发现了数千种 DNA 切割器，类似于基因编辑系统 CRISPR 中使用的细菌酶。这一发现证明，这些被称为 Fanzors 的蛋白质广泛存在于真核生物（包括真菌、植物和动物的生物体）中，并且具有在医学和生物技术中应用的潜力。

Fanzors 是 RNA 引导的酶，与 CRISPR 酶一样，可以通过编程在特定位点切割 DNA。他们今年早些时候的发现使它们成为在真核生物中发现的第一个此类酶，并激发了人们对人类基因组编辑新技术即将出现的希望。

现在，通过在 Fanzor 库中添加超过 3,600 种酶，这项新研究为科学家提供了一套详尽的 DNA 切割器，可以将其开发为研究或医学工具。

“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，”麦戈文研究员、这项研究的共同领导者乔纳森·古腾伯格在一份声明中说。 “真核系统实际上是一个全新的工作场所。”

研究人员希望，在真核生物及其病毒中自然进化的 Fanzor 酶能够更适合其他真核生物的 DNA 切割任务，从而开发出更安全、更高效的基因组编辑系统在人类中。

该团队已经证明，即使没有优化，一些 Fanzor 也能够靶向人类细胞中的 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，”古腾伯格补充道。 

Fanzor 系统可能还有其他好处：“Fanzor 系统比 CRISPR 蛋白更紧凑，因此有可能更容易地传递到细胞和组织中，”张峰教授首次报道了 RNA 引导的 DNA。在宣布这一发现时，范佐斯告诉 Science-News.dev，他拥有切割能力，但并未参与这项新研究。

张还表示，至少在使用他的团队详细研究的真菌 Fanzor 蛋白时，脱靶效应的风险可能会较小。

在张的工作基础上，Gootenberg 和合著者将 Fanzors 的已知多样性扩大了一个数量级，并能够在 3,600 多种新酶中识别出 5 个家族。他们还能够阐明它们的进化历史。

Fanzors 很可能是从称为 TnpB 的细菌酶进化而来的，它们与 TnpB 的相似性首先引起了科学家对它们的关注。研究小组认为，TnpB 可能已经进入真核细胞并多次引发 Fanzor 进化，之后酶进化出了适合其新环境的特征。

他们还发现 Fanzors 具有与其细菌前身不同的活性位点，使它们能够更精确地切割 DNA。

该团队希望通过额外的工程设计，Fanzors 有朝一日能够代表 RNA 引导生物学的新领域，并为新型基因编辑工具铺平道路。 “这是一个新平台，他们有很多功能，”古腾伯格说。

共同主要作者、麦戈文研究员奥马尔·阿布达耶 (Omar Abudayyeh) 补充道：“向这些类型的 RNA 引导系统开放整个真核世界将给我们带来很多工作要做。”

该团队并不满足于已经发现的数千种酶，他们热衷于继续寻找更多这样的酶：

他们在结论中写道：“Fanzor 核酸酶在不同真核谱系和相关病毒中的广泛分布表明，真核生物中可能存在更多目前未知的 RNA 引导系统，为未来表征和开发新生物技术提供丰富的资源。”

正如他们所说，越多越好。

该研究发表在《科学进展》上。