分享一篇发表在nature chemical biology上面的文章，文章题目为“Dynamic modulation of enzyme activity by synthetic CRISPR–Cas6endonucleases”，本文的通讯作者为特拉华大学化学与生物分子工程系的Wilfred Chen教授，他们课题组主要研究方向为合成生物学、蛋白质工程、基因和药物递送以及癌症治疗。
在自然界中，酶之间的动态相互作用在细胞代谢中发挥着很重要的作用，通过控制一些名为代谢区室(metabolon)的超分子复合物的时空组织，可以对自然新陈代谢进行调整。在本文中，作者利用RNA加工的简易性和RNA杂交的可预测性，将RNA支架与CRISPR-Cas6家族的蛋白组装在一起，设计了一种用于动态调节酶活性的策略。
该策略是先将要调节的酶与Cas家族的蛋白融合在一起，然后利用一个支架RNA将这两个Cas6-酶融合物招募在它们各自的发卡上，第一个Cas6蛋白会在3’ 端切断RNA支架，之后会产生两个不同的酶-RNA复合物，由于这两个RNA链在5’ 端是互补的，所以两条RNA链就会杂交，使两个酶靠近，形成酶复合物，同时在在杂交的RNA链5’ 端有一段toehold序列，当加入一个与toehold序列以及第二个RNA5’端互补的RNA时，就可以破坏掉两个酶-RNA复合物的杂交，将两个酶之间距离拉开，使其失去活性。
首先，作者利用荧光素酶（nanoluciferase, Nluc）体系验证了他们构建的这个策略可以实现蛋白自组装和分解。之后，他们设计了利用两个触发器RNA来控制蛋白质的组装和分解的策略，一个触发器可以破坏两个酶RNA复合物的杂交，一个可以与第一个触发器结合，阻止其破坏作用，通过分别用IPTG和阿拉伯糖诱导不同的触发器的表达，来实现蛋白的组装与分解的控制。他们还设计利用TMSD实现蛋白质动态组装的策略，在这个策略中，他们将两个酶复合物招募在两个RNA支架上，两个RNA支架仍是互补的，但是其中一个支架上的杂交区起初被一个发卡结构隐藏起来，无法与另一个RNA支架杂交，通过添加IPTG，诱导触发器的表达，将发卡结构捕获，暴露出可杂交区，从而实现蛋白的自组装。他们将自己设计的策略应用于吲哚-3-乙酸合成和苹果酸的合成，证明了他们策略的可行性。
总而言之，本文作者将RNA支架和CRISPR-Cas6酶组装在一起，利用TMSD策略实现了酶活性的动态调节。
本文作者：LZ
责任编辑：LDY
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41589-022-01005-7
文章引用：DOI：10.1038/s41589-022-01005-7
