CRISPR如何寻找靶标？Jennifer Doudna在线发表Science文章

Jennifer Doudna课题组最近发现了CRISPR免疫系统中负责抵抗新病毒感染的Cas1-Cas2蛋白适应新病毒感染的工作方式。他们鉴定出了病毒DNA插入基因组的位点，这些位点便是Cas1-Cas2蛋白后续识别并剪切病毒DNA的位置。

　　

最近，人们利用Cas蛋白将一段动态图像插入了细菌基因组中（遗传学大牛Nature头条文章：CRISPR的另类用途），依托于CRISPR DNA的独特灵活性，细菌能识别一些允许病毒DNA插入的位点，确保有关病毒感染的“记忆”被正确储存。

7月20日《Science》在线报道了CRISPR“女神”Jennifer Doudna的新发现。他们用Lawrence Berkeley国家实验室先进光源和Stanford线性加速中心的电子显微镜和X射线晶体学，以及加州大学Berkeley分校的HHMI电子显微镜设备，捕捉到了Cas1-Cas2将病毒DNA插入CRISPR区的动作。

结构表明，第三蛋白IHF结合附近插入位点并将DNA弯曲成“U”型，让Cas1-Cas2同时绑定DNA两段。论文作者研究生Addison Wright，博后研究员Jun-Jie Liu和Gavin Knott，Kevin Doxzen，Eva Nogales等同事发现，要求靶标DNA弯曲和部分放松的反应只针对特定靶标才会发生。

IHF（蓝色）；Cas1-Cas2（绿色和黄色）；靶标DNA（红色）

“短回文重复的病毒DNA是指导Cas1-Cas2添加新病毒序列的识别信号。通过Cas1-Cas2特异识别这些重复限制病毒DNA整合进入CRISPR矩阵，能避免在错误地方插入病毒DNA所带来的致命影响，”Wright说。
虽然许多DNA结合蛋白直接读取它们能识别的核苷酸序列，但是Cas1-Cas2却是通过更间接的手段，形状和弹性，来识别CRISPR重复。除编码蛋白外，来自伸展的DNA的核苷酸序列也能决定分子的一些物理性质，表现为一些序列像柔软的铰链，而另一些更像刚硬的棍棒。CRISPR重复的序列性质使其可以弯曲以适应Cas1-Cas2的恰当结合，让Cas1-Cas2通过形状去识别它们的靶标。

此前，哈佛大学George Church实验室证明Cas1-Cas2的储存信息能力不仅可以储存病毒序列，还可被用于储存动态视频，这意味着它们还可被用来记录其他类型的信息。

有关Cas1-Cas2如何识别靶标的神秘之门已经敞开，接下来通过修饰Cas1-Cas2，研究人员就可将它们重定向到CRISPR重复以外的序列，将它们的应用扩展到没有它们的CRISPR位点的其他生物体内。

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原文标题：Structures of the CRISPR genome integration complex