CRISPR-Cas系统是细菌和古菌中对抗外源核酸入侵的获得性免疫系统。基于CRISPR-Cas系统在RNA引导下靶向DNA的功能，已经开发了多种被广泛使用的基因编辑和调控工具。

       CasX（又称Cas12e）属于第2类CRISPR-Cas系统，因其体积较小，相较于广泛使用的Cas9和Cas12a蛋白更便于递送到细胞内，展现出巨大的应用潜力。但除了共有的RuvC核酸酶结构域外，CasX与Cas12a和Cas9在蛋白序列上相似性甚微。此外，CasX独有的NTSB结构域，对于其切割活性至关重要。这些不同之处暗示了CasX可能具有独特的靶向和切割机制。

2024年7月12日，清华大学生命科学学院/北京生物结构前沿研究中心陈春来课题组与刘俊杰课题组合作，在 Nucleic Acids Research 期刊发表了题为：Conformational dynamics of CasX (Cas12e) in mediating DNA cleavage revealed by single-molecule FRET 的研究论文。

该论文细致表征了CasX从非特异性结合到找到靶点并完成切割的动态过程，揭示了其独特的机制。

利用供体（Cy3）标记的sgRNA和受体（Cy5）标记的DNA，研究者通过单分子FRET实验捕捉到CasX蛋白在切割过程中依次呈现的3种构象状态：R-loop起始状态、R-loop形成后非靶标链（NTS）切割状态和靶标链（TS）切割状态（图1）。此外，还定量分析了sgRNA与DNA的匹配度如何影响CasX在DNA上的稳定性和切割活性，为基于CasX的基因编辑和调控工具的设计提供了重要依据。DpbCasX和PlmCasX在切割特异性上的差异，源于它们在结合DNA及切割过程中的动力学差异；而两者在切割过程中FRET模式的不同，则归因于它们在DNA上切割位点的差异。

图1. DpbCasX结合及切割全匹配DNA的构象动态

图2. CasX结合和切割DNA的动态模型