在每一个CRISPR反应的核心，无论是自然发生在细菌中还是被CRIPSR-Cas基因编辑技术利用，都是Cas蛋白通过引导RNA与其DNA上的目标位点形成强大的分子键。它就像一个纳米级的滑雪板固定器。

CRISPR见解如何微调Cas蛋白对DNA的控制

“在稳定的结合和在正确的时间脱落之间存在平衡，”詹姆斯吉尔伯特怀特物理科学特聘教授和艺术与科学学院霍华德休斯医学研究所研究员MichelleWang说。“我们真正想要的是调节亲和力的能力。这让我们有可能微调基因编辑的潜力。”

根据Wang实验室的生物物理学博士候选人和该出版物的主要作者波特霍尔的说法，Cas蛋白结合不能太短暂。如果它不能稳定地结合DNA的目标区域，精确的基因编辑可能效率不高，可能导致脱靶效应。“但如果蛋白质永远留在那里，那么基因编辑过程就无法完成，”霍尔说。

通过检查Cas与DNA结合所涉及的精确分子水平机制，Wang及其同事首次给出了运动蛋白(RNA聚合酶)如何去除结合的dCas的机制解释，dCas是一种被设计用于识别DNA序列而不执行切。

这一见解揭示了如何调整Cas去除，为未来的CRISPR应用做出贡献。

“转录的CRISPR障碍的极性”发表于12月5日的NatureStructural&MolecularBiology。其他贡献者包括实验室成员JamesInman、RobertFulbright和TungLe，以及合作者GuillaumeLambert、康奈尔大学应用​​物理学和工程物理学助理教授，以及来自洛克菲勒大学的JoshuaBrewer和SethDarst。

“为了充分发挥CRISPR技术的潜力，深入了解Cas结合稳定性的机制至关重要，”研究人员写道。“这项工作突出了R-loop在dCas结合稳定性中的重要性，并为CRISPR技术的广泛应用提供了有价值的机制见解。”

Wang实验室研究马达蛋白在沿着DNA链移动时如何移动，从而执行重要的生物过程。

Wang说，马达蛋白RNA聚合酶在执行其基因表达功能、将DNA复制到RNA时对“障碍物”施加作用力。在这项研究中，障碍是核酸内切酶缺陷型Cas(dCas)。

此前，研究人员使用纳米光子镊子机械分离两条DNA链，以标出结合的dCas蛋白在DNA上的位置。他们称之为DNA解压缩映射器。

先前的研究表明，运动蛋白只能从一侧(极性)去除dCas。康奈尔大学的研究人员使用当前研究的解压缩映射器发现了原因：因为RNA聚合酶只能从一侧破坏结合dCas的指导RNA和目标DNA之间形成的环(称为“R环”)，PAM(protospaceradjacentmotif)的远端(或较远)侧，一段2-6个碱基对长的短DNA序列，跟随目标切割的DNA区域。

一旦研究人员描述了该机制的工作原理，他们还展示了如何通过修改引导RNA来调整dCasR环稳定性。

“我们希望关于Cas蛋白如何工作的基础知识最终能够导致更有效的基因编辑和CRISPR技术的更广泛应用，”Wang说。