疯狂噬咬无辜旁观者:张锋团队 Cas13 附带切割与 SHERLOCK 极速诊断
2017 年 4月28日 · 重组 Cas13a (C2c2) 蛋白质、特异性靶向单链 RNA 的 crRNA 与荧光淬灭游离 RNA 报告分子探针
你知道吗?
让受激发的警犬在咬住盗贼的瞬间陷入狂暴,它撕咬空气的每一声尖啸,都是照亮黑暗的探照灯。
当人们认为CRISPR效应酶的作用仅限于在DNA上切开伤口时,2017年Broad研究所的张锋团队、奥马尔·阿布达耶与乔纳森·古滕伯格联合揭开了一种完全针对RNA的二类VI型CRISPR效应酶——Cas13a(C2c2)。
更令生物物理学家震撼的是它体内潜藏的“附带切割(Collateral Cleavage)”暴走开关:常规核酸酶切割完特定靶标后催化活性即行终止,然而Cas13a一旦被特异性crRNA引导与单链靶标RNA互补结合,其内部的HEPN催化结构域会发生剧烈的变构锁定,从休眠状态瞬间突变为一台无差别的“RNA粉碎机”!
它不仅剪断被结合的靶标,还会以极高转换数疯狂水解周围一切游离的单链RNA分子!张锋团队敏锐地捕捉到了这股破坏力背后的诊断神光:他们在体系中掺入大量两端分别连接荧光基团与淬灭基团的人工无序短RNA探针。只要样品中存在哪怕数个分子的病毒RNA,Cas13a被激活后便在几分钟内咬碎数以万计的荧光探针,释放出耀眼的荧光信号。
这一被命名为SHERLOCK的技术,将核酸免扩增快速检测推进到了阿摩尔(attomolar)级别的极限灵敏度。