同期中国学者连发两篇文章 聚焦CRISPR-C2c1系统

 去年Broad研究所的张锋研究组采用了一种新生物信息学方法发现了暂时被命名为C2c1、C2c2和C2c3的新蛋白，这些蛋白的发现有望进一步扩大基因组编辑工具箱，为生物医学研究开辟新的途径。

近期来自中科院生物物理研究所的研究人员解析了结合有sgRNA的C2c1晶体结构，并发现C2c1对应的sgRNA呈现出一种与Cas9对应的sgRNA或最近报道过的Cpf1所对应的crRNA显著不同的结构。这有助于开发新的基因组编辑工具，降低基因编辑过程中的脱靶现象。

相关研究成果在线公布在12月15日的Molecular Cell杂志上，文章的通讯作者是中科院生物物理研究所王艳丽研究员，王艳丽研究组主要研究方向为CRISPR/Cas系统的作用机理研究与小分子介导的基因沉默的结构生物学研究，其研究组去年解析了Cas1-Cas2与多种类型DNA的复合物的晶体结构，发现了Cas1-Cas2识别外源入侵DNA分子机制。

在最新研究中，研究人员解析了结合有sgRNA的C2c1晶体结构。该结构显示C2c1由两个区域构成，分别是具有识别sgRNA功能的REC区域和具有核酸酶功能的NUC区域。sgRNA是由crRNA和tracrRNA人工嵌合而成，其中，crRNA结合在C2c1的中心孔道内，tracrRNA则被安置在C2c1外表面的凹槽中。

有趣的是，通过进一步观察，研究人员发现C2c1对应的sgRNA呈现出一种与Cas9对应的sgRNA或最近报道过的Cpf1所对应的crRNA显著不同的结构。受到这个新结构的提示，研究人员一方面分析了其他物种的C2c1所对应的sgRNA结构，另一方面缩短了该sgRNA的长度，并进行活性实验，这两方面的结果都初步验证了这种独特结构的真实性和有效性。

此外，该研究还发现目的序列的单个碱基突变可以显著降低C2c1剪切活性，这表明C2c1对靶定的目的序列有极其严格的要求，这一研究结果有助于开发新的基因组编辑工具，降低基因编辑过程中的脱靶现象。

同时生物物理所的高璞研究组也与Sloan研究所的Dinshaw J. Patel教授合作，在Cell上发文，解析了C2c1-sgRNA二元复合物及C2c1-sgRNA-DNA多种三元复合物结构。并且他们通过结构分析，揭示了C2c1不同于Cas9和Cpf1的独特target DNA识别和切割方式。

而且研究人员还首次明确了C2c1对双链DNA的切割会产生7nt的粘性末端。这是目前所有用于基因组编辑的CRISPR-Cas系统所能产生的最长粘性末端，将有希望提高切割后的连接效率。