揭示抗CRISPR蛋白阻斷CRISPR系統機制,想象一下細菌和病毒一直處于軍備競賽之中。對很多細菌而言,一種抵抗病毒感染的防御線是一種復雜的RNA引導的“免疫系統”,即CRISPR-Cas。這個免疫系統的核心是一種識別病毒DNA和觸發它破壞的監視復合物。然而,病毒能夠反擊,利用抗CRISPR蛋白讓這種監視復合物不能夠發揮功能。但是,在此之前,沒有人準確地知道這些抗CRISPR蛋白如何發揮作用。
如今,來自美國國家過敏癥與傳染病研究所、斯克里普斯研究所、蒙大拿州立大學、加州大學舊金山分校和加拿大多倫多大學的研究人員解析出病毒抗CRISPR蛋白附著到一種細菌CRISPR監視復合物上時的結構。他們發現抗CRISPR蛋白的作用機制是封鎖CRISPR識別和攻擊病毒基因組的能力。一種抗CRISPR蛋白甚至“模擬”DNA,讓這種crRNA(CRISPR經轉錄產生的RNA)引導的檢測機器脫軌。相關研究結果發表在2017年3月23日的Cell期刊上,論文標題為“Structure Reveals Mechanisms of Viral Suppressors that Intercept a CRISPR RNA-Guided Surveillance Complex”。論文通信作者為來自斯克里普斯研究所的Gabriel C. Lander和來自蒙大拿州立大學的Blake Wiedenheft。
如果說CRISPR復合物聽起來很熟悉,那是因為它們是新一波基因組編輯技術的zui前沿。CRISPR是規律間隔性成簇短回文重復序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeat)的簡稱,Cas是CRISPR相關蛋白的簡稱??茖W家們已發現他們能夠利用CRISPR降解病毒RNA的天然能力,并且使用CRISPR系統從幾乎任何一種有機體中移除不想要的基因。
Lander說,“盡管CRISPR-Cas9是遠近聞名的CRISPR系統,但是存在19種不同類型的CRISPR系統。每種CRISPR系統可能具有*的優勢用于基因工程。它們是巨大的未開發資源。我們更多地了解這些系統的結構,我們就能夠更多地利用它們作為基因組編輯工具。”
利用一種被稱作冷凍電鏡的高分辨率成像技術,這些研究人員發現了CRISPR系統和抗CRISPR蛋白的三個重要的方面。
首先,他們準確地觀察這種CRISPR監視復合物如何識別病毒遺傳物質以便發現它應當在何處發起攻擊。這種監視復合物中的蛋白像握手那樣纏繞在細菌crRNA的周圍,讓這種crRNA的特定片段暴露出來。這種特定片段掃描病毒DNA,尋找它們能夠識別的基因序列。
Lander說,“這種系統能夠快速地讀取非常長的DNA序列,并且準確地找到它的靶位點。”如果這種CRISPR系統識別出一種病毒DNA靶標,那么這種監視機器招募其他的分子來摧毀這種病毒的基因組。
再者,這些研究人員分析了病毒抗CRISPR蛋白如何癱瘓這種監視復合物。他們發現一種抗CRISPR蛋白覆蓋住crRNA的這個暴露片段,從而阻止這種CRISPR系統掃描病毒DNA。
Lander解釋道,“這些抗CRISPR蛋白阻止細菌識別病毒DNA。”他認為這些抗CRISPR蛋白是“非常機智的”,這是因為它們似乎經過進化,靶向這種CRISPR系統的一個至關重要的部分。如果細菌讓這種CRISPR系統發生突變來避免病毒攻擊,那么這種系統將會不再發揮功能。他說,“CRISPR系統在不用*改變它用來識病毒DNA的機制的情形下,就不能夠逃避這些抗CRISPR蛋白的作用。”
另一種抗CRISPR蛋白采用一種不同的策略?;谶@種抗CRISPR蛋白的結合位置和負電荷,這些研究人員認為它起著模擬DNA的作用,誘導CRISPR結合這種抗CRISPR蛋白,而不是入侵的病毒DNA。
Lander說,“這些發現是比較重要的,這是因為我們已知道抗CRISPR蛋白阻斷細菌的防御,我們并不曾知道這是如何實現的。”
這些研究人員認為這種對抗CRISPR蛋白的新認識可能zui終導致人們開發出更加復雜的和更加的基因編輯工具??笴RISPR蛋白可能能夠被用于CRISPR系統之中來迅速阻斷基因編輯,或者科學家們可能能夠降解抗CRISPR蛋白來觸發基因編輯。Lander說,“它們可能作為CRISPR系統的一種啟動-關閉開關發揮作用。”
請輸入賬號
請輸入密碼
請輸驗證碼
以上信息由企業自行提供,信息內容的真實性、準確性和合法性由相關企業負責,化工儀器網對此不承擔任何保證責任。
溫馨提示:為規避購買風險,建議您在購買產品前務必確認供應商資質及產品質量。