氨基酸保湿剂cas
一个叶绿体转运RNA修饰酶在植物发育中发挥作用
The Plant Cell in a Nutshell: A Chloroplast tRNA-Modifying Enzyme Functions in Plant Development
文：Hui Liu and Pingli Lu
译：Yingqi Cai, TPC Assistant Features Editor
Liu et al. 在The Plant Cell在线发表了题为A Natural Variation in PLEIOTROPIC DEVELOPMENTAL DEFECTS Uncovers a Crucial Role for Chloroplast tRNA Modification in Translation and Plant Development的研究论文。该研究鉴定了一个修饰转运RNA的GTP酶编码基因PDD，并揭示了其自然等位突变是如何导致水稻多效性发育缺陷的。
研究背景：转运RNA（tRNA）是翻译机制中的重要组成部分，它通过正确破译遗传编码将氨基酸运送到蛋白质延伸链。tRNA的修饰是广泛存在的，其对tRNA的结构和翻译有重要影响。tRNA的修饰是由tRNA修饰酶催化的，且真核生物与原核生物中的tRNA修饰酶通常具有保守的功能。tRNA修饰酶在细胞质和细胞器中发挥作用，其编码基因的突变能够对多种发育过程产生重要影响。然而，叶绿体作为被子植物的一个重要的半自养细胞器，其tRNA修饰酶的编码基因却鲜有研究。
核心问题：我们希望阐释叶绿体中tRNA修饰是否以及如何影响植物发育。
研究发现：我们从非洲野生水稻衍生出的一个渐渗系（NIL-PDDOL）中鉴定出了一个PDD（PLEIOTROPIC DEVELOPMENTAL DEFECTS）基因的自然等位突变PDDOL。NIL-PDDOL表现出多种发育缺陷。PDD是一个tRNA修饰GTP酶，据预测其定位于叶绿体中。我们通过遗传研究揭示了PDD基因对水稻正常的发育必不可少。我们获得的多个CRISPR-Cas9编辑的突变体能够存活但都过早凋亡，说明PDDOL是一个相对较弱的等位突变，这为我们研究该基因功能创造了机会。PDD mRNA主要在绿色组织中表达，且PDD定位于叶绿体中。在野生品种187R中，PDD能够形成同源二聚体并具有很强的GTP酶活性。然而，PDDOL不能形成同源二聚体且其GTP酶活性很弱。我们证实PDD与叶绿体中tRNA的修饰有关。PDD缺陷严重影响了叶绿体中与光合作用和核糖体生物合成相关的蛋白水平，并改变了叶绿体与细胞核基因的表达。
前景展望：叶绿体中PDD的底物特异性尤为重要，这是因为tRNA修饰的缺失可能导致失活的或功能异常的tRNA，并因此产生功能缺陷的或有害的蛋白质。鉴定PDD直接修饰的tRNA种类对进一步了解这一关键生物过程至关重要。
论文链接:
网页链接
基因编辑工具箱多了把“瑞士军刀”
据近日发表在《分子细胞》杂志上的一项研究，一种名为CasMINI的紧凑高效的CRISPR-Cas系统可广泛用于细胞工程和基因治疗，因为它更容易进入细胞。
美国斯坦福大学生物工程助理教授齐磊表示，这是CRISPR基因组工程应用向前迈出的关键一步。“据我们所知，作为一种基因组编辑技术，这是迄今为止最小的CRISPR。如果将Cas9视为分子剪刀，那么我们创造的就是一把包含多种功能的瑞士军刀。”
CRISPR-Cas系统为开发各种遗传疾病的基因疗法提供了机会，但它们尺寸太大，递送到细胞、组织或生物体中会受限制，从而阻碍临床应用，因此需要设计更加高效、紧凑的Cas系统。
一种可能的解决方案是Cas12f。该蛋白介于400—700个氨基酸之间，大小还不到目前使用的CRISPR系统（如Cas9或Cas12a）的一半。“近年来已经鉴定出数千个CRISPR。”齐磊解释说，“然而，超过99.9%的已发现CRISPR无法在人类细胞中发挥作用，这限制了它们作为基因组编辑技术的使用。”
在这项新研究中，齐磊及其团队将RNA和蛋白工程应用于Cas12f系统，以生成用于哺乳动物基因组工程的高效微型Cas系统。Cas12f天然起源于古细菌（单细胞生物），这意味着它不太适合哺乳动物细胞，更不用说人类细胞或身体。但通过优化单向导RNA设计并进行多轮迭代蛋白工程和筛选，研究人员最终生成了一类名为CasMINI的Cas12f变体。
工程化的Cas12f蛋白变体与工程化的单向导RNA相结合，表现出有效的基因调控和基因编辑活性。CasMINI可以驱动与Cas12a相关的高水平基因活性，并允许进行稳健的碱基编辑和基因编辑。此外，它具有高度特异性，不会产生可检测的脱靶效应。
工程化CasMINI分子的大小仅为529个氨基酸。这种小尺寸使其适用于广泛的治疗。此外，CasMINI mRNA可以很容易地包装到脂质纳米颗粒或其他RNA递送方式中，潜在地增强了其进入细胞的能力。
“微型CasMINI的可及性实现了新的应用，从体外应用（例如设计更好的肿瘤杀伤淋巴细胞或重编程干细胞）到体内基因疗法（治疗眼睛、肌肉或肝脏的遗传疾病）。”齐磊说，“它将成为治疗遗传疾病、治愈癌症和逆转器官退化的方法。”（记者张梦然）
来源： 科技日报
基因编辑工具箱多了把“瑞士军刀”
添加微信免费咨询
