RNA激活的Cas12a3切割tRNA末端，帮助细菌抵御入侵

所有生命领域的免疫防御系统通过清除入侵者或破坏病毒复制必需的宿主过程来对抗病毒感染。先天免疫系统的一个重要机制是灭活转运RNA（tRNA），因为tRNA是蛋白质合成的关键“桥梁”，连接信使RNA（mRNA）和新生蛋白质。部分tRNA失活会阻碍病毒蛋白合成，甚至引发细胞系统性 shutdown 以阻断病毒复制。此前发现的细菌防御系统（如PrrC、VapC等）和动物中的干扰素（如SLFN11、SAMD9）均通过切割tRNA发挥作用，但CRISPR-Cas系统（细菌和古菌中唯一已知的适应性免疫系统）此前未被发现有此类tRNA灭活功能。

本研究发现了一类新的Cas核酸酶——Cas12a3，属于V型CRISPR-Cas系统。Cas12a3在识别互补的靶RNA后，会优先切割tRNA保守的3'-CCA尾部，导致细菌生长停滞并阻断噬菌体传播。通过细胞实验、生化分析和直接RNA测序证实，Cas12a3与CRISPR RNA（crRNA）结合识别靶RNA后，会激活其RuvC核酸酶结构域，特异性切割多种tRNA的3'-CCA尾部。冷冻电镜结构显示，Cas12a3具有独特的tRNA加载结构域（tRLD），该结构域将tRNA尾部定位到RuvC活性位点，确保高效切割。

与已知的Cas12a（切割DNA）和Cas12a2（非特异性切割核酸）不同，Cas12a3和Cas12a4仅在RNA激活下切割RNA，且Cas12a3对tRNA的切割偏好性远高于靶RNA本身。这种特性使其区别于Cas13（主要切割靶RNA）。实验表明，Cas12a3介导的免疫防御不依赖于传统的 stringent 反应（由RelA蛋白调控），而是通过直接破坏翻译过程或引发其他应激反应实现生长停滞。

基于Cas12a3对tRNA尾部的特异性切割，研究人员设计了模拟tRNA受体茎和尾部的合成报告分子，显著提升了现有CRISPR诊断技术的多重RNA检测能力。通过将Cas12a3与Cas13a/b联用，实现了对呼吸道合胞病毒、甲型流感病毒和SARS-CoV-2等多种病毒RNA的“一锅法”检测，且不受人总RNA干扰。

总之，Cas12a3通过广泛灭活tRNA实现CRISPR免疫防御，这一全新机制不仅拓展了对CRISPR系统功能多样性的认知，也为CRISPR工具库增添了新的应用方向，尤其在多重RNA诊断领域具有重要潜力。