编辑丨王多鱼
排版丨水成文
Cas13是 一类 RNA 靶向的效应蛋白，能够通过 crRNA 识别并结合单链 RNA ，可实现在细菌中的 RNA 水平的动态、多重且可逆的基因调控。然而，其应用受到细胞毒性和旁侧切割（ collateral cleavage ）的限制，易造成宿主生长抑制、非靶标 RNA 扰动和调控特异性不足。此外，现有的 RNA 调控工具通常功能较为单一，难以在同一系统中兼顾转录本降解、翻译抑制和翻译激活等不同调控模式。
2026年6月2日，上海交通大学童垚俊团队（博士生童圣坤为论文第一作者）在Nature Biotechnology期刊发表题为：Programmable, multiplexed and orthogonal gene control in bacteria with attenuated Cas13d systems 的研究论文。
该研究提出了“活性-特异性-毒性”平衡策略，首次为原核生物开发了基于单一 Cas13d 效应子的多功能 RNA 调控平台——SONAR，其通过减活 Cas13d、crRNA 5′ 端错配设计以及 IF3 融合，将 RNA 切割、RNA 结合和翻译调控功能重新组合，使同一个 Cas13d 框架能够根据 crRNA 设计分别执行转录本降解、翻译抑制和翻译激活的不同任务。
在这项最新研究中，研究团队提出了一种理性蛋白质工程策略，通过靶向截除柔性区域，生成具有可调控 RNase 活性的减活 Cas13d 变体，这使得 mRNA 的有效敲低成为可能，同时显著降低了毒性。基于该减活 Cas13d 变体的SONAR系统，通过在 crRNA 间隔区 5′ 端引入近端错配，该系统可在翻译抑制、多顺反子 mRNA 降解以及基于 IF3 融合蛋白的翻译水平的 CRISPR 激活之间实现功能切换。
该研究展示了对多顺反子 mRNA 和合成回路中单个基因进行可编程、正交且多重调控的方法。在大肠杆菌中，靶向番茄红素生物合成优化的应用表明，通过精细调控关键通路和竞争性代谢通路，实现了通路的稳健重编程并提高了产量。
SONAR 系统概述
总的来说，该研究为下一代微生物合成生物学和基于 RNA 的生物技术提供了一套多功能的 RNA 调控工具包。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41587-026-03160-x
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