关键词:
HIV-1
CRISPR/Cas13a
分子对接
RNA编辑
摘要:
目前基于规律成簇的间隔短回文重复(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR)/CRISPR相关蛋白(Cas)系统的基因治疗在遗传病、肿瘤及感染性疾病等领域均取得重大突破,其中Cas13a属于VI型CRISPR系统,Cas13a蛋白在HIV感染细胞内crRNA的引导下定位目标RNA,切割核酸,同时激活Cas13a蛋白的附属效应(Collateral effect)可高效切割细胞内非特异性单链RNA,从而诱导感染细胞凋亡,进一步破坏病毒库,是最有可能功能性治愈HIV的策略。本研究旨在筛选靶向HIV-1的高灵敏度crRNA,进一步探索组合不同crRNA对HIV-1的抑制效果,并在细胞转染水平证明Cas13a/crRNA系统的附属切割活性及其诱导细胞凋亡。在LANL数据库中比对HIV-1各亚型毒株序列,获得各功能蛋白高度保守区。同时,结合HIV数据库中RNA的剪接供体及受体位点信息;然后利用MPRDOCK软件进行crRNA与LwCas13a的分子对接并计算结合复合物的自由能大小选定一组crRNA池;再以荧光标记RNA探针与LwCas13a蛋白组成可视化检测体系,以FAM荧光信号强弱确定了最有效的crRNA。构建LwCas13a和crRNA的共表达质粒,通过共转染HIV全长感染性克隆质粒和含单个或多个crRNA组合的LwCas13a的表达质粒到HEK293T细胞中,根据转染细胞及其上清再感染细胞中萤光素酶和病毒结构蛋白RNA表达水平来判定CRISPR-Cas13a系统对HIV基因表达的抑制效率。初步筛选出优选的27条crRNA并结合切割荧光强弱从中筛选出8条高灵敏度crRNA。细胞共转染实验表明,靶向病毒结构基因的单个crRNA,crGag2,crPol1,crA53能降低HIV-1子代病毒RNA表达降低了43.2%~58.3%,同样,再次感染实验也证明子代病毒活性滴度降低了38%~74.6%。进一步的结果证明,4个crRNA(crD15,crA53,crGag2,crPol1)联用比单个crRNA表达降低了86.4%,比两个crRNAs降低了64.9%,同时在共转染HEK293T细胞中观察到Cas13a蛋白的附属切割活性及其诱导细胞凋亡。我们建立的CRISPR/Cas13a系统能够显著抑制HIV病毒复制和子代病毒产生并诱导细胞凋亡,为HIV的治疗提供了一种新的工具。