Science革命性新工具：一种新发现的CRISPR系统——Craspase

来自康奈尔大学的一项新研究为一系列CRISPR系统提供了见解，这可能导致在动物和植物中有前途的抗病毒和组织工程工具。

　　

来自康奈尔大学的一项新研究全面解析了一种全新的CRISPR偶联的蛋白酶新系统（Craspase, CRISPR associated Caspase）的工作机制。简言之，这是一个gRNA引导的并且受到靶向RNA激活的蛋白酶系统，该蛋白酶受到激活之后可以对天然的蛋白底物以及工程化的多肽片段进行特异切割，展现出巨大的应用潜力。

这项研究由分子生物学和遗传学教授Robert J. Appel Ke和荷兰代尔夫特理工大学的Stan J.J. Brouns进行，重点研究了一种新发现的CRISPR RNA引导的Caspase系统，也被称为Craspase。

CRISPR-Cas系统是细菌中RNA引导的核酸酶，可以在精确的位置切割病毒DNA或RNA目标，从而实现强大的基因组编辑应用。半胱天冬酶是一种控制动物(包括人类)细胞程序性死亡的蛋白酶家族。最近的一项研究发现，caspase样蛋白可以与CRISPR-Cas相关联，这让科学界兴奋不已。这种由CRISPR引导的caspase被赋予了一个新的名字:Craspase。

“一方面，这种关联完全出乎意料，并指出了细菌抗病毒作用的新模式，”Ke说，“另一方面，我们可以利用这样的系统开发许多生物技术和治疗应用，如果我们了解这一机制中的所有小发明。”

研究人员在8月24日的《科学》杂志上发表了这篇论文。在这篇论文中，研究人员使用了Craspase系统的冷冻电子显微镜快照来解释它们是如何切割以靶向RNA并激活蛋白酶的，蛋白酶可以分解蛋白质。

“这些快照形成了一部高清分子电影，通过来回观察，我们确切地知道Craspase是如何识别RNA靶标的，这反过来是如何激活蛋白酶的，活性持续多久，以及什么最终关闭蛋白酶的活性。关于如何从这个平台汲取力量的想法开始涌入。”

作者之一Chunyi Hu是Ke实验室的博士后，他说Craspase系统引起了极大的兴趣。“很多竞争。我们和我们的荷兰合作者聚集了我们的力量，夜以继日地工作来解决这个难题。”“这个过程具有令人兴奋的潜力，因为Craspase的输出是蛋白质而不是DNA降解。”

“对于其他CRISPR技术，人们担心我们用来编辑DNA的酶是否足够安全，如果可能有附带损害或脱靶，使用Craspase，我们可以实现许多相同的有益治疗结果，而不用担心我们基因组的安全性。”

Ke说，论文中报道的工作也有助于研究人员了解Craspase在细菌细胞内的作用。“我们合作者的工作表明，它就像一个总开关——蛋白水解裂解在细菌细胞中触发了一系列事件，最终可能会杀死它们，”柯说。“我们在这项研究中找到了部分答案。我们还在调查当中。”

最近的这项研究也将帮助科学家了解人类细胞路径中的程序性细胞死亡与细菌细胞路径中的程序性细胞死亡之间的相似之处。

“我们意识到，在两个生命王国中，同一组蛋白酶(caspases)控制着程序化的细胞死亡途径，这项研究揭示了这种途径是多么根深蒂固。”

除了深入探索这一过程的功能方面，Ke说，该团队还将进入应用方面，可能包括动物组织工程和农业工程。“我希望更多的研究人员能够欣赏这一系统的潜力，并加入进来，我们都认为crispr引导的核酸酶是治疗遗传疾病的工具，但CRISPR引导的蛋白酶可能会以更广泛的方式对生物学产生影响。”

文章标题

Craspase is a CRISPR RNA-guided, RNA-activated protease