CRISPR Cas12a3：阻止病毒蛋白产生的精确工具

　　

 

在生命的所有领域，免疫防御通过使病毒无法复制来挫败入侵的病毒。大多数已知的CRISPR系统以入侵病原体的DNA为目标，将其切碎，使其失效并修改基因，从而在（细胞）传递时阻止感染。

犹他州立大学的化学家Ryan Jackson和他的学生们研究了两个鲜为人知的CRISPR系统，即Cas12a2和Cas12a3。与使用引导RNA定位特定DNA序列的CRISPR-Cas9不同，Cas12a2和Cas12a3直接靶向RNA。

我们非常专注于了解我们所研究的CRISPR系统的结构和功能的基础研究，并帮助世界各地的研究人员克服瓶颈，使他们能够追求治疗应用。”

USU化学与生物化学系副教授Jackson， R. Gaurth Hansen

Jackson与博士生Kadin Crosby和硕士生Bamidele Filani以及欧洲的合作者在2026年1月7日的《自然》杂志上报告了关于CRISPR-Cas12a3的新发现。这些发现可能会带来更有效和准确的诊断工具，通过单一检测在单个患者中单独或组合检测COVID、流感和RSV感染。

Jackson和他的团队正在更多地了解Cas12a2和Cas12a3的独特特征。

他说：“与Cas9对DNA的作用不同，RNA靶标与Cas12a2和Cas12a3的结合改变了蛋白质的形状，激活它们一次又一次地切割另一个核酸靶标。”当Cas12a2被激活时，它会不加选择地切割DNA，破坏所有的病毒DNA，但同时也会杀死宿主细胞。相反，Cas12a3切割转移核糖核酸，即trna，停止病毒蛋白的产生，同时保留宿主细胞的DNA。

后一种能力使Cas12a3能够以一种非常精确的方式靶向tRNA。杰克逊和他的团队正试图利用这种能力来检测和瞄准特定的病原体。

“tRNA是蛋白质合成的关键，”Jackson说。“它的功能是翻译装置，可以读取RNA上的代码，并作为分子桥梁将代码连接到正确的氨基酸上，从而使蛋白质产生。”

Cas12a3具有使tRNA的翻译能力失效的能力。

他说：“Cas12a3可以切断tRNA的一个特定区域，即含有氨基酸的‘尾巴’，从而阻止蛋白质的产生。”“这是一种非常有效和精确的方法，可以防止包括病毒在内的病原体在细胞内复制，而不会破坏细胞的DNA。”

Jackson说Cas12a3切割tRNA尾部的能力是一种新发现的CRISPR免疫反应。

他说：“我们认为，在保持DNA不变的情况下，能够阻止入侵的病原体，可能是治疗上的突破。”当我们研究这些系统时，我们也发现了这些细菌防御机制中巨大的功能多样性。

Jackson补充说，Crosby和Filani在发现和定义Cas12a3的特定功能以及确定其作为诊断工具的能力方面发挥了关键作用。