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論文・記事紹介:CRISPR生物学・技術開発・応用 (ゲノム工学, エピゲノム工学, 代謝工学/遺伝子治療, 分子診断/進化, がん, 免疫, 老化, 育種 - 結果的に生物が関わる全分野); タンパク質工学;情報資源・生物資源;新型コロナウイルスの起源・ワクチン・後遺症;研究公正

2025-06-06 Nature Biotechnology 誌のNews & Views記事で取り上げられた:"Resurrecting a miniature Cas9 ancestor for genome and epigenome editing" Butterfield GL & Gersbach CA. Nat Biotechnol. 2025-06-03. https://doi.org/10.1038/s41587-025-02707-8 [著者所属] Duke U;CRISPR-Cas9システムの祖先タンパク質ファミリーであるIscB RNA誘導ヌクレアーゼから哺乳類のゲノム編集に非常に効率的で小型のIscBに至るまでのプロセスが、簡明にまとめられている [Fig. 1: Key steps to developing a highly efficient IscB for mammalian genome editing. 参照]

2025-05-08 初稿
 微生物から発見されたCRIPR-Casシステムはプログラム可能なRNAに誘導されるヌクレアーゼをベースとし、基礎生物学から医療や産業への応用が広がっている。その間、システムの高度化が試みられてきたが、その活性と精度をバランス良く向上させることは、依然として大きな課題である。

 OrufIscB 1 cFeng Zhangらは今回、自ら発見していたコンパクトなOMEGA(Obligate Mobile Element Guided Activity)RNA誘導エンドヌクレアーゼIscBとそのガイドRNA(ωRNA)を、大規模な相同遺伝子スクリーニング [Fig. 1 c 引用右図参照]、構造誘導型タンパク質ドメイン設計 [Fig.2参照] とωRNAのエンジニアリング [Fig. 4参照]、そしてAlphaFold3による構造予測を組み合わせることで設計し、天然のOrufIscB (492 aa)から進化系NovaIscBを作出するに至った OrufIscB 1 a[Fig. 1 a, b引用右下図参照]。

 コンパクトなNovaIscB (614 aa)と改変型ωRNA (166 nt) は、既存のIscBと比較して特異性が向上し [Fig. 3参照]、ヒトゲノム上で最大40%のインデル活性(野生型OgeuIscBの約100倍の改善)を実現した。

 さらに、塩基エディターのベースとしても利用可能なことを示唆することに加えて、NovaIscBをメチルトランスフェラーゼと融合させることで、プログラム可能な転写抑制因子OMEGAoffを作出した。スクリーンショット 2025-05-08 13.04.50OMEGAoffは、単一のアデノ随伴ウイルスベクター (AAV) に容易にパッケージングできるほどコンパクトで、生体内での持続的な遺伝子抑制を可能にするエピゲノムエディターであることが実証された [Fig. 5引用右図参照]。

 本研究は、分子生物学応用のために酵素を強化するにあたり、自然の多様性とタンパク質工学を組み合わせることの威力を示したことにもなる。

[構造情報]
OrufIscB ExtOrufIscBの特異性向上のメカニズムを理解するために、OrufIscB-REC–swap 49のクライオ電子顕微鏡構造が再構成された [2.72-Å分解能:EMD 49856 / PDB 9NVU;Extended Data Fig. 6 -c 引用右図参照]

[OMEGAシステム紹介crisp_bio記事]
[IscB-ωRNAの構造解析crisp_bio記事]
[IscB指向性進化型関連crisp_bio記事と論文]
[出典] "Evolution-guided protein design of IscB for persistent epigenome editing in vivo" Kannan S, Altae-Tran H, Zhu S [..] Zhang F. Nat Biotechnol. 2025-05-07. https://doi.org/10.1038/s41587-025-02655-3 [著者所属] Howard Hughes Medical Institute (Cambridge), Broad Institute of MIT and Harvard,  (MIT (McGovern Institute for Brain Research, Dept rain and Cognitive Science, Dept Biological Engineering), Yang Tan Collective
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