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序列特异性 RNA 结合蛋白（RNA-binding proteins，RBPs）必须在数量众多的细胞 RNA 中高效定位其靶标。Cas13 是一种 RNA 引导的 CRISPR 蛋白，为研究这一搜索过程提供了理想的模型系统。Cas13 通过在其 crRNA 与靶 RNA 序列结合后非特异性切割 RNA 来抵御噬菌体感染；因此，Cas13 对其 RNA 靶标的搜索受到由噬菌体增殖速率所决定的时间限制。Cas13 如何在这一关键时间窗口内定位其靶标，目前仍不清楚。在本研究中，我们结合生物物理建模、活性测定和生化表征，探究 Cas13 的靶标搜索机制。我们发现，Cas13 采用促进扩散来加速其搜索过程；同时发现，当靶向不同长度的 RNA 时，Cas13 的搜索时间无法用一维滑动来解释，而一维滑动是许多 DNA 结合蛋白所采用的搜索机制。我们提出，Cas13 主要通过片段间转移（intersegmental transfers，ITs）搜索其 RNA 靶标：它在 RNA 上的两个位置进行非特异性结合，并在不与 RNA 完全解离的情况下直接在两个位置之间切换。我们建立了一个适用于 RNA 环境中 ITs 的生物物理模型，并随后通过实验对其进行了验证。此外，我们证明，由于 RNA 较短的持续长度以及细胞内 RNA 长度的异质性，ITs 能够以不同程度加速一大类 RNA 结合蛋白的搜索过程，而与其 DNA 结合蛋白对应物的情况不同。我们的研究阐明了 Cas13 如何在复杂的 RNA 环境中实现快速靶标识别，并表明 ITs 可能是解决 RNA 搜索问题的一种广泛存在的机制。
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关键词：Cas13 · RNA靶标搜索 · 片段间转移 · RNA结合蛋白 · 促进扩散 · 生物物理建模
原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.18.732892v1?rss=1