CRISPR-Cas9（II型CRISPR-Cas）作为存在于大多数细菌与所有的古菌中的一种可以识别和摧毁入侵病原体的免疫防御系统，已被用于真核细胞的基因组编辑。但目前尚不清楚真核生物是否具有RNA引导的核酸内切酶。最近，报道了一类新的原核RNA引导编辑系统（Obligate Mobile Element Guided Activity OMEGA）。OMEGA系统中TnpB被假定为Cas12的祖先，具有RNA引导的核酸内切酶活性。TnpB也可能是真核转座子编码的Fanzor（Fz）蛋白的祖先，因此真核生物也可能具备CRISPR-Cas/OMEGA可编程RNA引导的核酸内切酶的可能性。
近日，Nature在线发表了张锋团队的研究工作“Fanzor is a eukaryotic programmable RNA-guided endonuclease”。研究人员报告了Fz的生化特征，表明它是一种RNA引导的DNA核酸内切酶。Fz可以重新设计并用于基因编辑应用。通过低温电子显微镜在2.7Å处解析了Spizellomyces punctatus Fz（SpuFz）的结构，揭示了尽管存在同源结构多样性，但Fz、TnpB和Cas12之间核心区域具有保守性，因此Fz属于真核OMEGA系统，该研究表明RNA引导的核酸内切酶存在于所有生物类型中。
为了评估Fz的多样性，研究人员使用Alphafold数据库的结构挖掘和非冗余NCBI数据库的序列分析挖掘，从TnpB和Fz中寻找Fz蛋白并建立一个系统发育树 (图1a所示)。其中形成Fz1和Fz2的两个分支来自TnpBs的两个不同分支，这表明两个不同的TnpBs是水平转移到真核宿主的。Fz1在真菌中具有高度的传播性，特别是在银耳属植物中，但在原生动物、节肢动物、植物和真核细胞病毒中也有发现。Fz2广泛存在于真菌中，少数存在于软体动物、鞭毛虫和真核细胞病毒中。虽然这两个Fz系统可能是由两个不同的TnpB转移到两个真核宿主而产生的，但两个Fz系统的真核宿主的多样性以及Fz在真核病毒和许多真菌中的存在表明，Fz也可能是在真核物种之间转移的。进一步对不同系统的结构进行比较(图1b所示)。尽管这些系统在顺序和大小上有很大的差异，但它们共享一个类似的核心域架构，其中包括一个WED区域和一个RuvC区域。Fz包含一个RuvC域，该位点位于综合性RuvC区域内的蛋白质中，如AsCas12a、ISDra2TnpB、SpuFz1、GtFz1、NlovFz2和MmeFz2。这些蛋白质的核心区域有不同的插入物，每个家族都有自己的特点。其中最大的一种蛋白质AsCas12a含有~900种氨基酸 (aa) 插入WED区域，即所谓的REC区域。在ISDra2 TnpB、NlovFz2和MmeFz2中，这个REC区域被减少为三个螺旋 (~100aa)，这可能作为实现相同功能的最小结构。SpuFz1有这三个螺旋，另外插入150aa，形成球状延伸，与插入在RuvC域内的另一个延伸相互作用，形成一个通道形状，尽管较小，但类似于AsCas12a的REC区域 。虽然NlovFz2和MmeFz2与ISDra2 TnpB相似，但它们都有一个独特的N端无序区，NlovFz2有96-aa段，MmeFz2有61-aa段。ISDra2TnpB、Fz1和Fz2之间的结构差异表明，但核心区域和预测的活性催化地点表明，Fz可能能够进行RNA引导的目标选择。不同温度的切割活性测试显示SpuFz1具有宽广的温度范围 (从4°到70°C)，这与Spizellomyces punctatus的中低温生活环境一致 (图2所示)。进一步对其RNA支架（图3）和氨基酸序列（图4）进行优化，编辑效率得到显著提升如图5所示。
进一步展示Fz和TnpB的系统发育树（图6），从生物的角度来看，Fz的真核起源及其与Cas9/12相比相对较小的规模使其成为进一步发展的一个有吸引力的起点。但是，考虑到Fzs的可能功能在帮助转座子繁殖的过程中，因此它们被进化为低活性并在它们的生物体内受到严格的控制，以防止对宿主的毒性。
Fzs对于植物科学研究的意义除了更小的编辑体系以利于编辑系统导入到植物中以外，更为重要的意义在于从真核生物中发现的编辑系统将更有利于研究基因编辑对植物自身及生态环境的安全性影响，更好的引导基因编辑育种及对相关产业政策的制定提供现实的理论依据。
