Under the spotlight

Efficient target cleavage by Type V Cas12a effectors programmed with split CRISPR RNA

Efficient target cleavage by Type V Cas12a effectors programmed with split CRISPR RNA

Nucleic Acids Res. 2021 Dec 24. pii: gkab1227. doi: 10.1093/nar/gkab1227. Online ahead of print.

Regina Shebanova ¹, Natalia Nikitchina ^1 2, Nikita Shebanov ¹, Vladimir Mekler ³, Konstantin Kuznedelov ³, Egor Ulashchik ⁴, Ruslan Vasilev ^5 6, Olga Sharko ⁴, Vadim Shmanai ⁴, Ivan Tarassov ², Konstantin Severinov ^1 3 7, Nina Entelis ², Ilya Mazunin ¹

Abstract

CRISPR RNAs (crRNAs) that direct target DNA cleavage by Type V Cas12a nucleases consist of constant repeat-derived 5'-scaffold moiety and variable 3'-spacer moieties. Here, we demonstrate that removal of most of the 20-nucleotide scaffold has only a slight effect on in vitro target DNA cleavage by a Cas12a ortholog from Acidaminococcus sp. (AsCas12a). In fact, residual cleavage was observed even in the presence of a 20-nucleotide crRNA spacer moiety only. crRNAs split into separate scaffold and spacer RNAs catalyzed highly specific and efficient cleavage of target DNA by AsCas12a in vitro and in lysates of human cells. In addition to dsDNA target cleavage, AsCas12a programmed with split crRNAs also catalyzed specific ssDNA target cleavage and non-specific ssDNA degradation (collateral activity). V-A effector nucleases from Francisella novicida (FnCas12a) and Lachnospiraceae bacterium (LbCas12a) were also functional with split crRNAs. Thus, the ability of V-A effectors to use split crRNAs appears to be a general property. Though higher concentrations of split crRNA components are needed to achieve efficient target cleavage, split crRNAs open new lines of inquiry into the mechanisms of target recognition and cleavage and may stimulate further development of single-tube multiplex and/or parallel diagnostic tests based on Cas12a nucleases.

A Bi-Genomic Mitochondrial-Split-GFP to study dual localized proteins

Actualités scientifiques de l'INSB

RNA-dependent sterol modification in fungi

The team of Hubert Becker (team 2) and his collaborators have uncovered, in "higher fungi", a new way to modify ergosterol by adding amino acid. The modification is RNA-dependent, and allows the synthesis of ergosteryl-aspartate, a type of conjugated sterol previously unknown. The responsible enzyme is similar to bacterial glycerolipid modification enzymes.

This work was published on  June 15th, 2020 in Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. doi 

Actualités Scientifiques de l'INSB

The plant mitochondrial ribosome: an “augmented” bacterial ribosome.

The team of Philippe Giegé (team 5) in collaboration with the team of Yaser Hashem (IECB-Inserm) has determined the high-resolution structure of the plant mitochondria ribosome.
 
This work was published on April 6th, 2020 in the Journal Nature Plants

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 Small is big in Arabidopsis mitochondrial ribosome

 Ribosomes are the molecular machines that translate messenger RNAs into proteins. They consist of two subunits. The small one decodes messenger RNA and the large one carries out the polymerization of amino acids to form the corresponding protein.

The team of Philippe Giegé (team 5) in collaboration with the teams of Yaser Hashem (IECB, INSERM, Bordeaux) and Hakim Mireau (IJPB, INRA, Versailles) has determined the specific composition and architecture of Arabidopsis mitochondrial ribosomes.

This study was published on January 9th,  2019 in the journal Nature Plants.

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Chlamydomonas : des ARN mitochondriaux bien poly(C) !

Les modifications de l’ARN jouent un rôle prépondérant dans l’expression génétique. L’existence d’ajouts poly(A) à l’extrémité 3′ des ARN messagers et plus récemment celle d’ajouts poly(U)  sont bien connues. En étudiant l’expression du génome mitochondrial de Chlamydomonas reinhardtii, l’équipe 3, en collaboration avec l’équipe d’Olivier Vallon à l’Institut de biologie physico-chimique, a découvert l’ajout de poly(C)  à l’extrémité des ARN messagers mitochondriaux. Ce nouveau type de modification post-transcriptionnelle des ARN messagers illustre une biodiversité qui se décline aussi à l’échelle moléculaire.

Cette étude a été publiée le 9 octobre 2017 dans la revue Nucleic Acids Research. Abstract.

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Un ARN thérapeutique en action dans les mitochondries

L’équipe 1 a mis au point des nouvelles molécules capables de pénétrer dans les mitochondries de cellules humaines et de diminuer le nombre de molécules d’ADNmt contenant des mutations pathogéniques. Ces molécules sont constituées d'oligoribonucléotides aux capacités anti-réplicatives conjugués au cholestérol via une liaison biodégradable.

Ce travail a été publié en Janvier 2016 dans la revue Biomaterials. Abstract

L’hélicase RECG1 contrôle la dynamique de l’ADN mitochondrial des plantes ; elle bat les cartes et change la donne.

L’équipe 4 de Mitocross a montré que l'ADN hélicase RECG1 d'Arabidopsis est impliquée non seulement dans la réparation de l’ADN mitochondrial mais aussi dans les processus de ségrégation de ce génome. Ces découvertes sont importantes pour la compréhension de l’évolution rapide de l'organisation du génome mitochondrial, et peuvent aussi avoir des intérêts appliqués dans la création d'une diversité variétale liée à la mitochondrie.

Cette étude a été publiée en Octobre 2015 dans la revue The Plant Cell.

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Comment les protéines remplacent les enzymes à ARN au cours de l'évolution

 
Depuis le «monde à ARN» pré-biotique, les protéines ont progressivement remplacé les ARN pour réaliser les activités catalytiques. L'équipe 5 de Mitocross associée à des chercheurs allemands et autrichiens a étudié ce processus en retraçant l'histoire des RNases P chez les eucaryotes.

Cette étude est publiée dans la revue Molecular Biology and Evolution. Abstract

Actualités de  l'INSB

Un mécanisme inédit de synchronisation de l’expression des génomes nucléaire et mitochondrial

La production d’énergie par la chaîne respiratoire des mitochondries nécessite un assemblage correct de sous-unités protéiques codées séparément par les génomes nucléaire et mitochondrial qui entretiennent un véritable «dialogue» assurant la synchronisation de l’expression de ces protéines. Les équipes d’Hubert Becker au laboratoire de Génétique moléculaire, génomique, microbiologie à l’ université de Strasbourg et de Jean-Paul di Rago à l’Institut de biochimie et génétique cellulaires à Bordeaux, révèlent le rôle central dans ce processus du complexe AME de S. cerevisiae composé de deux aminoacyl-ARNt synthétases et d’une ancre cytoplasmique. En conditions de respiration, l’inhibition de l’expression de l’ancre libère simultanément les deux aminoacyl-ARNt synthétases et leur permet, en se localisant l’une dans le noyau et l’autre dans la mitochondrie, de synchroniser l’expression des sous-unités d’un complexe de la chaine respiratoire.

Cette étude est publiée dans la revue Molecular Cell. Abstract

Actualités de l'INSB

ARN de porine et mitochondries, une association constructive

Siège de la respiration cellulaire, la mitochondrie est une véritable centrale énergétique mais elle est également impliquée dans la mort cellulaire. Ainsi, un nombre croissant de pathologies humaines comme le cancer et certaines maladies neuro-dégénératives est associé à des dysfonctionnements des mitochondries. Anne-Marie Duchêne, maître de conférences de l’université de Strasbourg, et ses collègues de l’Institut de biologie moléculaire des plantes et de l’Institut des sciences du végétal du CNRS, cherchent à comprendre le fonctionnement de cet organite. Ils viennent de mettre en évidence qu’une porine, protéine majeure de la mitochondrie, était traduite à partir de deux ARNs messagers. L’un d’eux, en s’associant aux membranes mitochondriales, modifie la quantité et la morphologie des mitochondries, comme le précise cette étude parue dans PNAS. Abstract

Actualités de l'INSB

This article has been selected as the "paper of the month" in November 2014 by the French Society for Biochemistry and Molecular Biology (SFBBM).