张锋最新Cell子刊文章：两种新型CRISPR-Cas系统

　　

生物通报道：CRISPR-Cas（成簇的规律性间隔的短回文重复序列及其相关蛋白）可以分成两类，I类是利用多种Cas蛋白，以及CRISPR RNA (crRNA)形成效应复合物，II类系统则更加简单，就是利用一种大型单效应物crRNA介导干扰。具体见：CRISPR之父张锋最新综述

在最新一篇论文中，著名的CRISPR研究先驱：张锋领导的一个研究小组利用计算序列数据库挖掘方法，发现了两种II类CRISPR-Cas系统——subtype VI-B，这一系统缺乏Cas1和Cas2，包含单个大型效应蛋白Cas13b，以及两个以前未描述过的相关蛋白：Csx27和Csx28。解析这些新系统的特征，将有助于研发新型操控和监控细胞转录过程的工具。

这一研究成果公布在2月16日的Molecular Cell杂志上，文章的通讯作者是Broad研究院的张锋教授，他去年刚刚晋升为MIT史上最年轻华人终身教授，今年他还成为了第一位MIT的James and Patricia Poitras教授（MIT史上最年轻华人终身教授Cell发表综述 介绍第二类CRISPR-Cas系统 ），另外在CRISPR专利案中，最新消息他赢得了决定性胜利（CRISPR专利最新消息：张锋赢了）。

CRISPR-Cas系统是细菌的一种获得性免疫系统，能通过RNA导向的核酸内切酶保护微生物免受外源核酸侵害。尽管CRISPR由于在基因组编辑方面的重要应用而引发的极大的关注与兴趣，但是CRISPR-Cas系统也具有重要且基本的生物学意义。并且值得注意的是，这些免疫系统的独特机制使得它们成为简单易行的基因组工程工具。可以说，CRISPR-Cas功能的最引人注目的方面是：这是唯一已知的“具有可遗传的基因组记忆的适应性免疫”的例子，即拉马克的适应性特征遗传的机制。

CRISPR系统具有多种类型，其中VI型CRISPR-Cas系统与微生物免疫和程序性细胞生物密切相关，研究表明VI型效应蛋白含有两个HEPN结构域，预期具有RNase活性，这种需要两个HEPN结构域的活性实际上已经在亚型VI-A效应子（Cas13a）上得到证明。

而在最新这篇文章中，张锋研究组利用一种数据挖掘方法，发现了两种亚型VI-B CRISPR-Cas系统。研究人员发现这些CRISPR-Cas系统可以实现异源表达RNA干扰，通过进一步的生化和遗传学实验，他们发现Cas13b会利用短的和长的直接重复片段完成自身的CRISPR array，切除靶标RNA，完成RNase活性。

此外，研究人员还通过大肠杆菌必需基因筛选，证明Cas13b具有双侧前间区序列（protospacer-flanking），解析了靶标所需的RNA二级结构。同时Csx27抑制的不是Csx28增强子，而是Cas13b介导的RNA干扰。这些CRISPR系统的特征描述有助于研发新型操控和监控细胞转录过程的工具。

（生物通：张迪）

原文摘要：

Cas13b Is a Type VI-B CRISPR-Associated RNA-Guided RNase Differentially Regulated by Accessory Proteins Csx27 and Csx28

CRISPR-Cas adaptive immune systems defend microbes against foreign nucleic acids via RNA-guided endonucleases. Using a computational sequence database mining approach, we identify two class 2 CRISPR-Cas systems (subtype VI-B) that lack Cas1 and Cas2 and encompass a single large effector protein, Cas13b, along with one of two previously uncharacterized associated proteins, Csx27 and Csx28. We establish that these CRISPR-Cas systems can achieve RNA interference when heterologously expressed. Through a combination of biochemical and genetic experiments, we show that Cas13b processes its own CRISPR array with short and long direct repeats, cleaves target RNA, and exhibits collateral RNase activity. Using an E. coli essential gene screen, we demonstrate that Cas13b has a double-sided protospacer-flanking sequence and elucidate RNA secondary structure requirements for targeting. We also find that Csx27 represses, whereas Csx28 enhances, Cas13b-mediated RNA interference. Characterization of these CRISPR systems creates opportunities to develop tools to manipulate and monitor cellular transcripts.