CRISPR＋新冠病毒=？最新Nature首次发现CRISPR蛋白可以作为细菌的一种多用途自毁系统

所有已知的CRISPR免疫系统都是通过抑制入侵病毒的基因来保护细菌的。现在，最近发现的一种名为Cas12a2的CRISPR蛋白质首次被发现可以作为细菌的一种多用途自毁系统，能够降解单链RNA、单链DNA和双链DNA。这种能力可能会导致一种新的方法来开发COVID-19和流感等疾病的诊断方法。

　　

   

   

在这张基于冷冻电子显微镜图像的插图中，Cas12a2蛋白解开了DNA双螺旋，允许它切割DNA单链(蓝色和绿色)。    

最近发现的一种蛋白质可以作为细菌的一种多用途自毁系统，能够降解单链RNA、单链DNA和双链DNA，这是被称为CRISPR的基因工具箱的第一个自毁系统。该研究的作者表示，由于该发现能够靶向如此多类型的遗传物质，有可能为包括COVID-19、流感、埃博拉和寨卡病毒在内的各种传染病开发新的廉价和高灵敏度的家庭诊断测试。

这一研究成果公布在Nature杂志上，相关两篇论文详细解析了这种新系统。   

利用一种称为冷冻电镜的高分辨率成像技术，研究小组发现，当这种名为Cas12a2的蛋白质与一种潜在危险病毒的特定遗传物质序列(称为target RNA)结合时，Cas12a2的一侧会摆动出来，显示出一个活性位点，类似于弹簧弹簧刀。然后，活性位点开始不分青红皂白地切割它接触到的任何遗传物质。研究人员发现，当Cas12a2蛋白发生单一突变时，活性位点只降解单链DNA，这一特征在开发针对各种病毒的新诊断方法时特别有用。

基于这种技术的检测理论上可以结合基于pcr检测病毒遗传物质的最佳特征(高灵敏度、高精度和检测活性感染的能力)和快速家用诊断检测的最佳特征(生产成本低廉，不需要专门的实验室设备)。它也很容易适应任何新的RNA病毒。

德克萨斯大学奥斯汀分校分子生物科学副教授、这项新研究的共同通讯作者David Taylor说:“如果明天出现一些新的病毒，你所要做的就是弄清楚它的基因组，然后在测试中改变导向RNA，然后就可以对它进行测试了。”

这样的诊断仍然需要单独的工作，可能包括收集患者的唾液或鼻腔样本，将其与研究小组改良的Cas12a2蛋白混合，Cas12a2蛋白是一段导向RNA，可以像人脸照片一样识别特定的病毒，还有一种荧光探针，当其单链DNA被切断时，荧光探针就会发光。

CRISPR是一组自然存在于细菌中的工具的名称，科学家已将其用于基因编辑。这是第一个被发现可以降解如此广泛遗传物质的CRISPR蛋白质。

“Cas12a2基本上抓住了DNA双螺旋结构的两端，并将其紧紧弯曲，”德克萨斯大学奥斯汀分校的博士后、该论文的共同第一作者Jack Bravo说，“因此，中间的螺旋突然打开，然后这个活性位点就可以破坏变成单链的DNA片段。这就是Cas12a2不同于所有其他dna靶向系统的地方。”

这篇论文的共同通讯作者是犹他州立大学的Ryan Jackson和共同第一作者Thomson Hallmark。其他合著者是犹他州的Bronson Naegle和Helmholtz感染研究中心和德国Würzburg大学的Chase Beisel。

结构数据是使用德克萨斯大学奥斯汀分校绍尔结构生物学实验室的冷冻电子显微镜设备收集的。

研究人员申请了专利，该专利申请涉及对Cas12a2蛋白质的修改，使其能够只切割单链DNA并用于诊断。德克萨斯大学奥斯汀分校的技术商业化办公室正在管理知识产权，并努力寻找可以帮助实现该技术潜力的行业合作伙伴。

同一期的另外一篇论文描述了Cas12a2的生物学功能，而这篇文章描述了这种蛋白质实现这些功能的机制。

文章标题

RNA targeting unleashes indiscriminate nuclease activity of CRISPR-Cas12a2