Cell最新报道:CRISPR新发现

CRISPR分子开关

CRISPR系统中，最赫赫有名的无疑当属CRISPR-Cas9。然而，共计19种不同类型的CRISPR Cas，每一种都可能具备独特的遗传工程优势。它们是一个庞大的未开发的基因组编辑工具。我们越了解这些系统的构造，越能更好的利用它们。

　　

许多细菌都能对抗病毒感染。它们有一个RNA介导的“免疫系统”，叫做CRISPR Cas。利用CRISPR的天然属性（降解病毒RNA），科学家们几乎能去除任何生物中的任何基因。

CRISPR系统中，最赫赫有名的无疑当属CRISPR-Cas9。然而，共计19种不同类型的CRISPR Cas，每一种都可能具备独特的遗传工程优势。它们是一个庞大的未开发的基因组编辑工具。我们越了解这些系统的构造，便越能更好的利用它们。

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细菌CRISPR系统的核心部分是一个复杂的监控复合体，它能够识别病毒DNA然后捣毁它们。

但病毒也会反击。它们会利用一些anti-CRISPR蛋白使监控复合体丧失能力。

在此之前，没有人知道病毒的anti-CRISPR蛋白是如何工作的。来自Scripps 研究所(TSRI)的Gabriel C. Lander团队和蒙大拿州立大学的Blake Wiedenheft合作发表了一篇文章，第一次描述了anti-CRISPR蛋白的附着方式，揭示了它们攻占细菌防御系统的过程。

anti-CRISPR蛋白不仅能够锁定细菌识别、攻击病毒基因组的能力，甚至还玩起了模仿秀，欺骗CRISPR，使其脱靶！

这些微小的精密系统的相互作用，简直是一场进化军备竞赛，Lander说。

无声的战斗

研究人员通过低温电子显微镜（Eryo-EM）的高分辨率成像技术，发现了CRISPR和anti-CRISPR系统中一些不为人知的现象。

首先研究人员看到了CRISPR监控复合体分析病毒遗传物质弱点的方式。复合体内的蛋白质像手一样，紧紧抓住围绕在周围的CRISPR RNA，并暴露出一些特别的细菌RNA区域，这些区域负责扫描病毒DNA，快速寻找它们能够识别的基因序列。一旦CRISPR复合体鉴定出病毒DNA靶标，这个“监控机”立即开始招募其他负责捣毁病毒基因组的分子。

接下来研究人员开始分析病毒的anti-CRISPR蛋白质如何麻痹细菌监控复合体。他们发现，有一种类型的anti-CRISPR蛋白默默的附着在CRISPR RNA的暴露区域，以“身体”遮挡的方式阻止CRISPR系统对其扫描。

科学家们解释道，这些anti-CRISPR蛋白异常聪明。因为它们竟然找到了CRISPR监控系统中最关键的部分。如果强行阻止anti-CRISPR蛋白的附着，整个CRISPR系统甚至有可能“翻车”。 除非改变DNA识别机制，否则细菌的CRISPR系统将无法阻止病毒的“聪明”防御。

还有一种anti-CRISPR蛋白，对CRISPR使用了不同的计谋。通过分析它的位置和所带的负电荷，研究人员认为这种anti-CRISPR蛋白能够模仿DNA。愚弄CRISPR来与它们结合，吸引火力，解救病毒DNA。

一个完美的开关

研究人员相信，这些新的发现将提示我们构建更加复杂和高效的基因编辑工具。比如，在CRISPR系统中添加anti-CRISPR蛋白，以便随时阻断基因的降解。或者，通过调控anti-CRISPR蛋白的表达控制基因编辑的起始。

原文标题：Structure Reveals Mechanisms of Viral Suppressors that Intercept a CRISPR RNA-Guided Surveillance Complex

生物通报道