對自然多樣性的廣泛搜索導致了麻省理工學院麥戈文腦研究所的科學家，而在麻省理工學院和哈佛大學廣泛研究所，揭開了具有擴展基因組編輯工具箱的古老系統。
這些系統（研究人員稱之為TIGR（串聯間隔導向RNA）系統）使用RNA將其引導到DNA上的特定位點。可以對TIGR系統進行重編程以靶向任何感興趣的DNA序列，並且它們具有可在靶向DNA上作用的不同功能模塊。與其他RNA引導的系統相比，TIGR除了它的模塊化外，非常緊湊，這是在治療背景下提供它的主要優勢。
這些發現於2月27日在線報告 科學。
領導這項研究的MIT的James和Patricia Poitras教授Feng Zhang說：“這是一個非常多功能的RNA引導系統，具有許多不同的功能。”張團隊發現的Tigr相關（TAS）蛋白具有特徵性的RNA結合成分，該蛋白與RNA指南相互作用，將其引導到基因組中的特定位點。一些使用蛋白質的相鄰DNA切割段切割該位點的DNA。這種模塊化可以促進工具開發，從而使研究人員可以將有用的新特徵交換為天然TAS蛋白。
張說：“大自然真是令人難以置信。”他還是麥戈文學院（McGovern Institute）和霍華德·休斯醫學院（Howard Hughes Medical Institute）的調查員，霍華德·休斯醫學研究所（Howard Hughes Medical Institute）是Broad Institute的核心成員，MIT的大腦與認知科學和生物工程教授，以及K. Lisa Yang Yang and Hock E. Tan E. Tan E. Tan Center for Molecular for Molecular Thrapeart the MiT.他說：“這具有巨大的多樣性，我們一直在探索自然的多樣性，以找到新的生物學機制並利用它們來操縱生物學過程的不同應用。”以前，張的團隊將細菌CRISPR系統調整為改造現代生物學的基因編輯工具。他的團隊還發現了來自CRISPR系統及其他地區的各種可編程蛋白質。
在他們的新工作中，為了找到新穎的可編程系統，該團隊首先以CRISPR-Cas9蛋白的結構特徵為零，該蛋白與酶的RNA指南結合。這是使CAS9成為如此強大的工具的關鍵特徵：“被RNA引導使重新編程相對容易，因為我們知道RNA如何與其他DNA或其他RNA結合，” Zhang解釋說。他的團隊搜索了數億種具有已知或預測結構的生物蛋白質，尋找任何共享類似領域的生物蛋白。為了找到更遙遠的蛋白質，他們使用了一個迭代過程：從CAS9中，他們確定了一種稱為IS110的蛋白質，該蛋白質以前已被其他人顯示以結合RNA。然後，他們將IS110的結構特徵歸零，該特徵使RNA結合併重複搜索。
在這一點上，搜索已經出現了許多遠距離相關的蛋白質，以至於他們團隊轉向人工智能以理解清單。張實驗室的計算生物學家Guilhem Faure解釋說：“當您進行迭代，深層開採時，產生的命中可能是如此多樣化，以至於它們很難使用依賴保守序列的標準系統發育方法來分析。”借助蛋白質大語言模型，該團隊能夠根據他們可能的進化關係將他們發現的蛋白質聚集為分組。一組與其他人區分開來，其成員特別有趣，因為它們是由經常間隔重複序列的基因編碼的，讓人聯想到CRISPR系統的重要組成部分。這些是TIGR-TAS系統。
張的團隊發現了20,000多種不同的TAS蛋白，主要發生在細菌感染病毒中。每個基因重複區域內的序列（其TIGR陣列）編碼一個與蛋白質的RNA結合部分相互作用的RNA指南。在某些人中，RNA結合區域與蛋白質的DNA切割部分相鄰。其他似乎與其他蛋白質結合，這表明它們可能有助於將這些蛋白質引導到DNA靶標。
張和他的團隊嘗試了數十種TAS蛋白，表明可以對一些人進行編程以對人類細胞中的DNA進行靶向切割。當他們考慮將TIGR-TAS系統開發為可編程工具時，研究人員受到使這些工具特別靈活和精確的功能的鼓勵。
他們指出，CRISPR系統只能針對側面的DNA段，這些DNA側面是短序，稱為PAMS（Protospacer Audcatent auccation tobifs）。相比之下，tig tas蛋白沒有這種要求。科學顧問Rhiannon Macrae說：“這意味著從理論上講，基因組中的任何站點都應該是目標的。”該團隊的實驗還表明，TIGR系統具有FAURE所謂的“雙向指標系統”，與DNA雙螺旋的兩個鏈相互作用，以在其目標序列中為Home，這應該確保它們僅在RNA指南指導的地方行動。更重要的是，TAS蛋白是緊湊的 – 平均而言，CAS9尺寸的四分之一使它們更容易交付，這可能克服了基因編輯工具治療部署的主要障礙。
對他們的發現感到興奮，張的團隊現在正在研究TIGR系統在病毒中的自然作用，以及如何適應研究或治療。他們已經確定了他們發現在人類細胞中起作用的TAS蛋白之一的分子結構，並將使用該信息來指導他們的努力使其更有效。此外，他們注意到TIGR-TAS系統與人類細胞中某些RNA處理蛋白之間的聯繫。張說：“我認為，還有更多關於這些關係的關係，這可能有助於我們更好地了解這些系統如何在人類中使用。”
這項工作得到了海倫·海倫·惠特尼基金會（Helen Hay Whitney Foundation），霍華德·休斯醫學研究所（Howard Hughes Medical Institute），K。LisaYang和Hock E. Tan分子治療中心，Broad Institute可編程治療捐贈者，Pershing Square Foundors，William Ackman，Neri Oxman，Neri oxman，Neri Oxman，Neri Oxman，Phillips Family，J.和P. Poitras和Bt and car and bt Charect。
