Cell | 从细菌毒素到基因剪刀：CRISPR-Cas13的十亿年进化之路

正文

请到「今天看啥」查看全文

结构革命：AlphaFold3揭开进化密码

分子考古学突破

研究团队运用深度学习结构预测（AlphaFold3）重建了Cas13的进化路径：

基因复制事件： 单个HEPN结构域通过复制形成双核酸酶结构

结构域插入： REC结构域的加入实现crRNA引导

功能分化： 抗毒素RNA进化为CRISPR阵列

关键证据来自Cas13e亚型——这个仅500个氨基酸的“简化版”Cas13，同时保留着毒素系统的自发活性和CRISPR的靶向切割能力。

RNA引导的诞生

在AbiF向Cas13的转化过程中，两个结构改变尤为关键：

螺旋插入（Helical insertion）： 形成crRNA茎环结合位点

REC样结构域： 识别靶RNA与crRNA的配对 冷冻电镜数据显示，这些改变使RNA结合沟槽的电荷分布从-5kT/e提升到+8kT/e，彻底扭转了RNA结合模式。

进化启示录：从偶然到必然的生命创新

自然选择的精妙设计

这项研究揭示了生物创新的三大法则：

功能复用： 毒素的RNA切割能力被重新利用

模块组装： 通过结构域插入增加新功能

协同进化： RNA与蛋白的共同优化

例如，Cas13的附带切割（collateral cleavage）特性——在识别靶标后无差别切割周围RNA，正是源自AbiF毒素的原始杀伤机制。

请到「今天看啥」查看全文