來自美國康乃爾大學（Cornell University）的研究團隊近期深入研究基因編輯 CRISPR 系統技術，於低溫電子顯微鏡中觀察 Craspase 系統，以了解其如何切割目標 RNA，並同時激活蛋白酶，進而分解蛋白質。研究團隊最終得出一結論，Craspase 為一種具有自我調節能力的 RNA 標靶活化蛋白酶。
日研究揭創新超級分子載體，有助 CRISPR-Cas9 更有效率進入細胞！（基因線上國際版）類凋亡蛋白酶功能的 Craspase
CRISPR-Cas 系統為利用細菌中 RNA 引導（RNA-guided）的核酸酶，可精準標靶 DNA 或 RNA 的位置以進行切割，進而展現強大的基因編輯技術。其中關鍵酵素，凋亡蛋白酶（caspase）為一可掌控動物細胞程序性凋亡（programmed cell death, PCD）進展的酵素。
而近期有研究指出有另一條等同效能的 PCD 路徑，可誘導細胞自殺，進而將其命名為 Craspase（CRISPR RNA-guided Caspase system），具成為 RNA 引導蛋白酶的潛力。然而對於其結構、活性是否受 RNA 調節以及確切功能尚有待更多研究開發。
為瞭解 RNA 引導的切割機制，康乃爾大學的研究團隊透過冷凍電子顯微鏡的分子成像技術（cryogenic scanning electron microscopy, cryo-EM）觀察 Craspase 的結構與作用。
研究團隊的作者 Ailong Ke 教授表示：「這些從電子顯微鏡取得的快照就有如細胞分子的高解析度電影，透過不斷來回播放，我們可精確地了解 Craspase 如何辨識目標 RNA，再活化蛋白酶，並了解活化狀態可維持多久，以及蛋白酶去活的關鍵。 」
研究團隊更額外設計幾個候選胜肽分子，以檢測 Craspase 引導 RNA 的活性。研究結果如下圖所示，當 Craspase 與標靶 RNA 結合後，便會激活蛋白酶的活性，進而產生降解切割蛋白的作用；切割完畢後，蛋白酶的活性會隨之失活。
透過此篇研究，成功展示了 Craspase 的結構與功能，顯示其為可自我調節的 RNA 標靶活化蛋白酶。研究團隊認為，此結果顯示 Craspase 與其他 CRISPR 技術具有同等治療效果，有望安全地應用於基因編輯的治療。
延伸閱讀：利弊相依！基因剪刀 CRISPR 可能破壞基因組穩定性參考資料：
1. https://news.cornell.edu/stories/2022/08/microscopy-reveals-mechanism-behind-new-crispr-tool
2. https://www.science.org/doi/10.1126/science.add5064
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