CRISPR-Cas9技术已广泛应用于基因工程。其RNA引导核酸内切酶Cas9结合特定的靶DNA，然后在HNH和RuvC核酸酶域将两条DNA链切断。然而，两个核酸酶域的DNA裂解激活状态的结构信息少有报道。近日在《Nature Communication》杂志发表了复旦大学课题组关于基因编辑系统CRISPR-Cas9的研究成果。该课题组利用冷冻电镜颗粒三维重构方法解析了CRISPR-Cas9的DNA剪切活性结构，在该领域取得重要进展。

　　该课题组利用冷冻电镜报道了一个Cas9和靶DNA、sgRNA复杂的复合物结构，大小5.2埃。该结构揭示了Cas9的构象，此复合物中HNH域最接近的DNA裂解位点的状态。

　　已知两种HNH的状态相比，该课题组研究的结构表明，HNH活性位点距离裂解位点分别约25和13。利用基于电镜的分子动力学模拟，我们发现结构中核酸酶域的残基可以与目标DNA形成切割相容的构象。综上，这些结果表明，我们的冷冻电镜结构类似于DNA裂解激活的Cas9构象。CRISPR-Cas9广泛用于基因组工程但结构数据的DNA裂解步骤仍然是不完整的。在这里，该课题组提出了冷冻电镜的三元结构Cas9- sgRNA-target复合物的，进行MD模拟并探讨Cas9的DNA裂解机理的影响。目前，研究团队正在所得结构的指导下，应用蛋白质设计方法对CRISPR-Cas9系统进行优化，以开发脱靶效应低、编辑效率高的新型基因编辑系统。

　　引文：Cong Huai, Gan Li, Ruijie Yao, Yingyi Zhang, Mi Cao, Liangliang Kong, Chenqiang Jia, Hui Yuan,Hongyan Chen, Daru Lu, Qiang Huang. Structural insights into DNA cleavage activation ofCRISPR-Cas9 system, NATURE COMMUNICATIONS.

　　(肝研所刘辉)