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　　清华新闻网1月3日电CRISPR-Cas系统是一种广泛应用的基因编辑工具，该系统通过引导RNA（gRNA）引导Cas蛋白识别并切割靶标DNA。近年来，随着生物信息学和生物化学研究的深入，CRISPR系统的多样性得到了极大扩展，尤其是在第V型家族中，这类系统依赖于高度保守的RuvC核酸酶结构域来实现靶标切割。作为第V型家族的一个独特亚型，CRISPR-Cas12e（也称为CasX）以其较小的分子尺寸和高效的基因编辑潜力而备受关注。已鉴定的DpbCas12e和PlmCas12e同源蛋白在蛋白序列和结构方面高度保守。不久之前，清华大学生命学院陈春来与刘俊杰（Gogo）课题组合作揭示了二者在靶标搜索和切割过程的动态调控机制。然而，CRISPR-Cas12e系统的进化丰富性，以及功能和结构的差异性长期以来缺乏系统性的研究。

　　进一步，课题组通过单颗粒冷冻电镜技术解析了VemCas12e和LesCas12e的三元复合体结构。分析发现，在高盐条件下，同源蛋白间不同的R-loop形成能力和Cas蛋白中负责解旋DNA双链的结构有关（图2）。部分Cas12e蛋白（如PlmCas12e和DpbCas12e）含有独特NTSB结构域。这一结构域能够在高盐条件下促进DNA解旋而增强切割活性。相比之下，缺乏该结构域的Cas12e蛋白（如VemCas12e和LesCas12e）则依赖富含正电氨基酸残基的短肽环结构（如Loop 1和Loop 2）进行DNA解旋，但其对R-loop形成的促进作用相对较小，因而切割效率相对较低。总之，能够在高盐浓度条件下促进R-loop稳定形成的结构有利于实现更高的DNA双链切割活性。与此相符的是，Plm2Cas12e蛋白的NTSB结构域缺乏一些和非靶标链（NTS）、靶标链（TS）相互作用的关键氨基酸残基，因而在高盐浓度的条件下表现出较低的双链切割活性；而OpbCas12e蛋白在RuvC核酸酶结构域具有一个能够促进R-loop形成的Helix-loop结构，从而在高盐浓度的条件下有相对更高的双链切割活性（图1）。这些结构差异揭示了Cas12e家族的功能多样性的结构基础。