生物物理所CRISPR系统中Cascade复合物结构解析获进展

　　8月12日，Nature 杂志在线发表了中国科学院生物物理研究所王艳丽研究组关于CRISPR系统中Cascade复合物的研究进展，标题为Crystal structure of the RNA-guided immune surveillance Cascade complex in Escherichia coli。该文揭示了Cascade的晶体结构及其与RNA相互作用的方式。 

　　成簇的、有规律间隔的短回文重复序列（clustered regularly interspaeed short palindromic repeats，CRISPR）和它的辅助蛋白（CRISPR-associated, Cas）构成CRISPR/Cas系统，以一种类似于真核生物RNA干扰(RNAi)的作用机制，在原核生物抵抗入侵的噬菌体和质粒的防御系统中发挥着重要作用。CRISPR-Cas系统分为三个类型（I型，II型和III型），大肠杆菌CRISPR/Cas 系统属于I-E型，由5种Cas蛋白组成的11个亚基（其中含有1个CasA，2个CasB，6个CasC，1个CasD和1个CasE）以及一段61个核苷酸的成熟crRNA（CRISPR RNA）组成Cascade（CRISPR-associated complex for antiviral defense）复合物。Cascade复合物的质量约为405kDa，外观上呈现出近似于“海马”的结构，王艳丽研究组通过深入研究，获得了分辨率为3.05 Å的X射线晶体结构（详见下图）。

　　该结构显示，61个核苷酸的crRNA横跨Cascade的11个亚基，并与6个CasC亚基相互作用，5’和3’末端分别被CasD和CasE锚定。CrRNA的间隔区序列定位在CasC1-6亚基形成的连续的沟槽中。来自CasC2-6的5个长β发卡结构穿过crRNA。因此crRNA被分成5个片断，每个片段包括5个堆叠的碱基和一个翻转的碱基。每一个crRNA间隔区片断通过相似的方式与CasC相互作用。进一步的研究显示，crRNA不仅在靶点识别中发挥重要作用，而且也在Cascade的组装中发挥重要作用。该研究为Cascade如何发挥功能提供了重要依据。 

　　王艳丽研究组的博士生赵宏图为该文的第一作者，该研究得到科技部、国家自然科学基金以及中国科学院战略性先导科技专项（B类）的资助。 

 

CRISPR系统中Cascade复合物结构解析