CRISPR是理想的基因组编辑系统，通过对这种系统的Cas9酶进化起源进行分析，研究人员发现在100多万种微生物基因组中的其他潜在编辑器蛋白酶。

发表在9月9日的《科学》杂志上的这项研究，在一个名为IscB的蛋白质家族中发现了新的编辑酶。这些蛋白质被认为是Cas9酶的祖先，Cas9酶被称为CRISPR的分子剪刀，是该基因编辑系统的重要分子操作工具。在基因组编辑过程中，Cas9与RNA片段合作，RNA引导Cas9酶找到并切割特定DNA序列。这项技术依赖于RNA作为引导系统，是其多功能性和广泛应用的一个关键原因，研究人员可轻松地将Cas9定位到他们想要改变的基因组区域。实现随心所欲编辑基因的目的，这是现代分子生物医学的重要技术革命。

该研究的主要作者MIT的分子生物学家张峰说，发现其他能够切割DNA的RNA靶向酶，可能会为基因组编辑提供进一步的工具。“这些可编程蛋白质非常有用，超出了基本的生物学兴趣，”他说。“这种RNA引导的DNA识别机制很可能是大自然多次独立创造的成果。”

尽管研究人员已经将CRISPR用于基因编辑，这是一种微生物免疫防御系统，可让细菌和古菌的单细胞生物通过发送Cas9来破坏病毒和其他入侵者的DNA。计算机研究表明，Cas9可能是从IscB家族蛋白质进化而来，该家族由转座子或“跳跃基因”编码，可在基因组中跳转到新位置。到目前为止，IscB蛋白的具体生物功能还不清楚。

张锋和同事们发现，负责编码IscB蛋白质的DNA通常位于一类RNA分子的DNA附近，他们称之为ωRNA。他们还发现，一些IscB蛋白可在ωRNA序列指定位置切割DNA，这就像Cas9及其引导RNA一样。

该团队继续研究另一个名为TnpB的蛋白质家族，该家族被认为是另一种名为Cas12的DNA切片CRISPR相关酶的祖先。他们发现，在ωRNA的引导下，其中一些蛋白质也能切割DNA。

麻省理工学院(MIT)的分子生物学家，该研究的第一作者之一苏米亚·坎南(Soumya Kannan)说，数据库搜索结果显示，有100多万个基因可能携带TnpB蛋白的密码，有些生物含有这些基因的100多个副本。

特别重要的是，IscB基因不仅存在于细菌和古生菌中，还存在于藻类细胞内的光吸收叶绿体中。这是首次在真核细胞中发现这样的基因组编辑系统。这一令人惊讶的结果表明，真核生物比之前认为的更广泛。“每次我演讲时，人们总是问我是否在真核细胞中看到了CRISPR活动，”张说。“现在，我终于可以回答“是的”了。”

在自然界中，这些基因可以执行各种功能，包括防御或调节其他基因的表达。在实验室中，这一发现可能会让科学家设计出大量编辑工具。张的团队发现IscB可以用来切割人类DNA，尽管其效率低于CRISPR-Cas9系统。但是张说，IscB系统可以改进，指出IscB蛋白的小尺寸可能会使它在某些应用中更容易使用。

对于堪培拉澳大利亚国立大学的遗传学家Gaetan Burgio来说，这项研究的真正美妙之处在于它对理解进化的贡献，以及最终为iscb这样一个大而普遍的蛋白质群赋予可能的功能。“这绝对令人着迷，”他说。“它填补了一个重要的理论空白：我们过去真的不知道这些CRISPR系统是如何变成CRISPR的。”