研究酶的高分辨率3D圖像

使用稱為低溫電子顯微鏡或低溫電子技術的技術捕獲的圖像揭示了有關基因編輯工具CRISPR-Cas9如何工作的新信息，這可能有助于研究人員開發(fā)出更高效，更精-確地運行的版本。改變靶基因。

科學家們第-一次在精-確切割DNA鏈的過程中捕獲了酶的高分辨率三維圖像。

這項發(fā)現(xiàn) - 今天發(fā)表在“自然結構與分子生物學”上- 保證了未來治療和預防由DNA突變引起的一系列人類疾病，從癌癥到囊性纖維化和亨廷頓病。

“能夠如此高度詳細地了解Cas9究竟是如何切割和編輯DNA鏈的，這是令人興奮的，”負責冷凍EM研究的UBC研究員Sriram Subramaniam說。“這些圖像為我們提供了寶貴的信息，可以提高基因編輯過程的效率，從而有望在未來更快，更準確地糾正導致疾病的DNA突變。”

為了更好地理解過程中涉及的事件順序，Subramaniam及其同事使用低溫EM技術對Cas9酶進行成像。這些圖像提供了Cas9在DNA切割過程中發(fā)生的逐步分子運動的前所-未有的一瞥，包括在釋放之前仍然附著在酶上的切割DNA的快照。CRISPR-Cas9是一種基因編輯工具，其中Cas9酶就像一對能夠切割DNA鏈的分子剪刀。一旦酶在特定位點切割DNA，就可以進行插入和編輯，從而改變DNA序列。

阻止使用Cas9開發(fā)更好的基因編輯工具的主要障礙之一是我們沒有任何實際切割DNA的圖像。但現(xiàn)在我們有了更清晰的圖像，我們甚至可以看到酶的主要結構域在反應過程中是如何移動的，這可能是一個重要的修改目標。“

Subramaniam實驗室是第-一個使用cryo-EM實現(xiàn)蛋白質和蛋白質結合藥物分子的原子分辨率成像的實驗室。在過去幾年中，他們*使用cryo-EM來顯示各種蛋白質，包括代謝酶，腦受體和DNA-蛋白質復合物。

作為精-確癌癥藥物設計的加拿大卓-越研究主席，Subramaniam指導一個實驗室，旨在實現(xiàn)癌癥，神經科學和傳染病的變革性發(fā)現(xiàn)。該研究的第-一作者Xing Zhu以及共同作者Sagar Chittori是UBC Subramaniam實驗室的成員。

該研究得到了美國國家癌癥研究所，國立衛(wèi)生研究院撥款，UIC和轉化科學中心以及加入Subramaniam的加拿大卓-越研究主席職位的資助。