分子生物學
由於其緊湊的RNA支架、富含T的PAM需求以及更高的靶標特異性，CRISPR-Cas12a核酸酶為Cas9提供了一種頗具吸引力的替代方案。然而，調控不同Cas12a同源體活性與辨別能力的機制特徵仍未得到充分理解。在本研究中，我們結合冷凍電子顯微鏡、突變分析和動力學建模，對通過宏基因組挖掘鑑定出的高活性、高特異性核酸酶Cas12a-MG29-1進行了表徵。Cas12a-MG29-1的結構揭示，在R環遠端附近的柔性環發生了重新定位，其中一個環區的結合減弱，而第二個遠端環則形成了額外接觸。
基於結構指導的突變和環交換實驗表明，遠端R環結構以依賴具體背景的方式調控靶標辨別。單週轉切割和停流測量顯示，Cas12a-MG29-1與AsCas12a以相似的動力學形成可逆R環，但二者在R環形成後的鏈切割步驟上存在差異。全局動力學建模表明，Cas12a-MG29-1表現出加速的非靶鏈切割，從而使動力學分配偏向於產物形成。上述更快的不可逆催化承諾為其在不改變初始靶標識別的情況下提升活性和特異性提供了機制解釋。
綜上，這些發現確定了遠端R環相互作用和催化承諾是決定Cas12a功能的關鍵因素，併為解析和工程化下一代Cas12a同源體提供了理論框架。
本研究的部分內容與PCT專利申請PCT/US2021/021259相關。D.W.T.曾與Metagenomi Therapeutics, Inc.簽署資助研究協議。其餘作者聲明不存在競爭性利益。
📄 原文連結：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.05.13.724879v1?rss=1
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