分享一篇發表在nature chemical biology上面的文章，文章題目為“Dynamic modulation of enzyme activity by synthetic CRISPR–Cas6endonucleases”，本文的通訊作者為特拉華大學化學與生物分子工程系的Wilfred Chen教授，他們課題組主要研究方向為合成生物學、蛋白質工程、基因和藥物遞送以及癌癥治療。
在自然界中，酶之間的動態相互作用在細胞代謝中發揮著很重要的作用，通過控制一些名為代謝區室(metabolon)的超分子復合物的時空組織，可以對自然新陳代謝進行調整。在本文中，作者利用RNA加工的簡易性和RNA雜交的可預測性，將RNA支架與CRISPR-Cas6家族的蛋白組裝在一起，設計了一種用于動態調節酶活性的策略。
該策略是先將要調節的酶與Cas家族的蛋白融合在一起，然后利用一個支架RNA將這兩個Cas6-酶融合物招募在它們各自的發卡上，第一個Cas6蛋白會在3’ 端切斷RNA支架，之后會產生兩個不同的酶-RNA復合物，由于這兩個RNA鏈在5’ 端是互補的，所以兩條RNA鏈就會雜交，使兩個酶靠近，形成酶復合物，同時在在雜交的RNA鏈5’ 端有一段toehold序列，當加入一個與toehold序列以及第二個RNA5’端互補的RNA時，就可以破壞掉兩個酶-RNA復合物的雜交，將兩個酶之間距離拉開，使其失去活性。
首先，作者利用熒光素酶（nanoluciferase, Nluc）體系驗證了他們構建的這個策略可以實現蛋白自組裝和分解。之后，他們設計了利用兩個觸發器RNA來控制蛋白質的組裝和分解的策略，一個觸發器可以破壞兩個酶RNA復合物的雜交，一個可以與第一個觸發器結合，阻止其破壞作用，通過分別用IPTG和阿拉伯糖誘導不同的觸發器的表達，來實現蛋白的組裝與分解的控制。他們還設計利用TMSD實現蛋白質動態組裝的策略，在這個策略中，他們將兩個酶復合物招募在兩個RNA支架上，兩個RNA支架仍是互補的，但是其中一個支架上的雜交區起初被一個發卡結構隱藏起來，無法與另一個RNA支架雜交，通過添加IPTG，誘導觸發器的表達，將發卡結構捕獲，暴露出可雜交區，從而實現蛋白的自組裝。他們將自己設計的策略應用于吲哚-3-乙酸合成和蘋果酸的合成，證明了他們策略的可行性。
總而言之，本文作者將RNA支架和CRISPR-Cas6酶組裝在一起，利用TMSD策略實現了酶活性的動態調節。
本文作者：LZ
責任編輯：LDY
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41589-022-01005-7
文章引用：DOI：10.1038/s41589-022-01005-7
