신속한 DNA unwinding은 engineering된 CRISPR-Cas9에 의한 유전체 편집을 가속화한다
Abstract
Thermostable clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR) 및 CRISPR-associated (Cas9) enzyme은 긴 단백질 수명으로 인해 유전체 편집 효율성과 전달 능력을 가집니다. 그러나 초기 실험에서는 Geobacillus stearothermophilus Cas9 (GeoCas9)은 배양된 인간 세포에서 거의 비활성 상태였습니다.
진화된 GeoCas9의 변형체는 wedge (WED) domain에 돌연변이를 얻어 자연적인 한계를 극복하고 100배 이상의 유전체 편집 능력을 얻었습니다. Cryoelectron microscopy (cryo-EM) 구조 분석에 따르면, 변형된 GeoCas9 (iGeoCas9) 효소는 iGeoCas9의 WED domain과 DNA substrates 사이에서 보다 향상된 접촉을 보여줍니다. 생화학적 분석을 통해 iGeoCas9이 DNA unwinding을 가속화하여, 박테리아가 아닌 포유류 세포에 일반적인 마그네슘 제한 조건에서 기질을 포착함을 보여줍니다.
이러한 발견은 다른 Cas9 orthologs의 합리적인 엔지니어링을 가능하게 하여 유전체 편집 수준을 향상시키는 일반적인 전략을 제시합니다. 이러한 결과는 DNA 풀림에서 Cas9 WED 도메인의 새로운 역할을 밝혀내고, 표적 풀림을 가속화하여 Cas9에 의한 유전체 편집 활동을 극적으로 향상시키는 방법을 보여줍니다.