2019年7月11日，張鋒等人在Science 在線發(fā)表題為“A cytosine deaminase for programmable single-base RNA editing”的研究論文，該研究通過定向蛋白進(jìn)化將ADAR2轉(zhuǎn)化為胞苷脫氨酶，稱為特定C到U交換的RNA編輯（RESCUE）。 RESCUE使RNA編輯可靶向的致病突變數(shù)量增加一倍，并能夠調(diào)節(jié)磷酸化信號(hào)相關(guān)殘基。 研究人員應(yīng)用RESCUE來驅(qū)動(dòng)β-catenin激活和細(xì)胞生長。 此外，RESCUE保留A到I的編輯活性，通過使用定制的指導(dǎo)RNA實(shí)現(xiàn)多重C到U和A到I的編輯。RESCUE是一種可編程的堿基編輯工具，能夠在RNA中精確地進(jìn)行胞苷至尿苷的轉(zhuǎn)換。 總體而言，RESCUE通過新的基礎(chǔ)編輯功能擴(kuò)展了RNA靶向工具包，允許擴(kuò)展建模和遺傳疾病的潛在治療。
2019年6月20日，美國博德研究所張鋒等人在Cell 發(fā)表題為”DNA Microscopy: Optics-free Spatio-genetic Imaging by a Stand-Alone Chemical Reaction“的研究論文，該研究展示了DNA顯微鏡，這是一種獨(dú)特的成像模式，可用于相對(duì)生物分子位置的可擴(kuò)展，無光學(xué)映射。在轉(zhuǎn)錄物的DNA顯微鏡檢查中，轉(zhuǎn)錄物分子用隨機(jī)核苷酸原位標(biāo)記，特異的標(biāo)記每個(gè)分子。第二次原位反應(yīng)然后擴(kuò)增標(biāo)記的分子，連接所得的拷貝，并添加新的隨機(jī)化核苷酸以唯一地標(biāo)記每個(gè)連鎖事件。算法解碼來自這些連鎖序列的分子鄰近性，并以精確的序列信息推斷細(xì)胞分辨率的原始轉(zhuǎn)錄物的物理圖像。由于其成像能力完全來自擴(kuò)散分子動(dòng)力學(xué)，因此DNA顯微鏡構(gòu)成化學(xué)編碼的顯微鏡系統(tǒng)；
2019年6月6日，美國博德研究所張鋒在Science 在線發(fā)表題為“RNA-guided DNA insertion with CRISPR-associated transposases”的研究論文，該研究表征來自藍(lán)細(xì)菌Scytonema hofmanni的CRISPR相關(guān)轉(zhuǎn)座酶（CAST），其由Tn7樣轉(zhuǎn)座酶亞基和V-K CRISPR效應(yīng)物（Cas12k）組成。ShCAST通過在原型間隔區(qū)下游60-66bp處定向插入DNA片段，該過程是催化RNA指導(dǎo)的DNA轉(zhuǎn)座。ShCAST將DNA整合到大腸桿菌基因組中的獨(dú)特位點(diǎn)，頻率高達(dá)80％，無需正選擇。 這項(xiàng)工作擴(kuò)展了對(duì)CRISPR-Cas系統(tǒng)功能多樣性的理解，并建立了精確DNA插入的范例。
先前張鋒等人開發(fā)了一種名為REPAIR的RNA堿基編輯技術(shù)（用于可編程A到I（G）置換的RNA編輯），通過將催化滅活的RNA靶向CRISPR-Cas13（dCas13）與ADAR2的腺嘌呤脫氨酶結(jié)構(gòu)域融合，開發(fā)出可A至I RNA編輯方法。
張鋒
然而，REPAIR以及許多其他RNA編輯技術(shù)僅允許A到I的轉(zhuǎn)換。用于精確RNA編輯胞苷至尿苷的技術(shù)將極大地?cái)U(kuò)展疾病突變和蛋白質(zhì)修飾的范圍。
用于胞苷脫氨基的ADAR2脫氨酶結(jié)構(gòu)域的進(jìn)
盡管已經(jīng)利用能夠催化C至U轉(zhuǎn)化的天然酶進(jìn)行DNA堿基編輯，但它們僅在單鏈底物上運(yùn)行，表現(xiàn)出脫靶，并且在多個(gè)堿基內(nèi)脫氨基。在這里，研究人員通過直接將ADAR2轉(zhuǎn)化為胞苷脫氨酶，稱為特定C到U交換的RNA編輯（RESCUE）。
RESCUE對(duì)細(xì)胞生長和信號(hào)傳導(dǎo)的表型結(jié)果
RESCUE使RNA編輯可靶向的致病突變數(shù)量增加一倍，并能夠調(diào)節(jié)磷酸化信號(hào)相關(guān)殘基。 研究人員應(yīng)用RESCUE來驅(qū)動(dòng)β-catenin激活和細(xì)胞生長。此外，RESCUE保留A到I的編輯活性，通過使用定制的指導(dǎo)RNA實(shí)現(xiàn)多重C到U和A到I的編輯。
轉(zhuǎn)錄組范圍內(nèi)的RESCUE特異性
RESCUE是一種可編程的堿基編輯工具，能夠在RNA中精確地進(jìn)行胞苷至尿苷的轉(zhuǎn)換。 總體而言，RESCUE通過新的基礎(chǔ)編輯功能擴(kuò)展了RNA靶向工具包，允許擴(kuò)展建模和遺傳疾病的潛在治療。
