研究酶的高分辨率3D圖像

使用稱為低溫電子顯微鏡或低溫電子技術(shù)的技術(shù)捕獲的圖像揭示了有關(guān)基因編輯工具CRISPR-Cas9如何工作的新信息，這可能有助于研究人員開發(fā)出更高效，更精-確地運行的版本。改變靶基因。

科學家們第-一次在精-確切割DNA鏈的過程中捕獲了酶的高分辨率三維圖像。

這項發(fā)現(xiàn) - 今天發(fā)表在“自然結(jié)構(gòu)與分子生物學”上- 保證了未來治療和預防由DNA突變引起的一系列人類疾病，從癌癥到囊性纖維化和亨廷頓病。

“能夠如此高度詳細地了解Cas9究竟是如何切割和編輯DNA鏈的，這是令人興奮的，”負責冷凍EM研究的UBC研究員Sriram Subramaniam說。“這些圖像為我們提供了寶貴的信息，可以提高基因編輯過程的效率，從而有望在未來更快，更準確地糾正導致疾病的DNA突變。”

為了更好地理解過程中涉及的事件順序，Subramaniam及其同事使用低溫EM技術(shù)對Cas9酶進行成像。這些圖像提供了Cas9在DNA切割過程中發(fā)生的逐步分子運動的前所-未有的一瞥，包括在釋放之前仍然附著在酶上的切割DNA的快照。CRISPR-Cas9是一種基因編輯工具，其中Cas9酶就像一對能夠切割DNA鏈的分子剪刀。一旦酶在特定位點切割DNA，就可以進行插入和編輯，從而改變DNA序列。

阻止使用Cas9開發(fā)更好的基因編輯工具的主要障礙之一是我們沒有任何實際切割DNA的圖像。但現(xiàn)在我們有了更清晰的圖像，我們甚至可以看到酶的主要結(jié)構(gòu)域在反應過程中是如何移動的，這可能是一個重要的修改目標。“

Subramaniam實驗室是第-一個使用cryo-EM實現(xiàn)蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)結(jié)合藥物分子的原子分辨率成像的實驗室。在過去幾年中，他們*使用cryo-EM來顯示各種蛋白質(zhì)，包括代謝酶，腦受體和DNA-蛋白質(zhì)復合物。

作為精-確癌癥藥物設(shè)計的加拿大卓-越研究主席，Subramaniam指導一個實驗室，旨在實現(xiàn)癌癥，神經(jīng)科學和傳染病的變革性發(fā)現(xiàn)。該研究的第-一作者Xing Zhu以及共同作者Sagar Chittori是UBC Subramaniam實驗室的成員。

該研究得到了美國國家癌癥研究所，國立衛(wèi)生研究院撥款，UIC和轉(zhuǎn)化科學中心以及加入Subramaniam的加拿大卓-越研究主席職位的資助。