Nature子刊： CRISPR/Cas系统的多功能“RNA剪刀”

CRISPR/Cas系统被称为最有前途的“基因剪刀”，广泛适用于微生物、植物和动物基因组定向编辑，乃至纠正人类基因缺陷。弗莱堡大学（University of Freiburg）Wolfgang Hess教授团队在《Nature Microbiology》发表文章，他们又鉴定出一类特殊的“RNA剪刀”。

　　

天然的CRISPR/Cas系统广泛存在于细菌和古细菌，它是微生物的免疫系统，帮助细菌抵御病毒入侵。成簇的规律间隔的短回文重复序列（Clustered Regularly Interspersed Short Palindromic Repeats，CRISPR）-衍生RNAs（crRNAs）对CRISPR/Cas系统来说至关重要。

在此之前生物通曾报道过张锋团队发现的一种靶向和降解RNA的RNA引导酶（Cas13a），并证明它能特异性地降低哺乳动物细胞内源性RNA和报告RNA水平，比RNA干扰（RNAi）效率更高。张锋《Nature》发布CRISPR重要成果：靶向哺乳动物细胞RNA

如今，Hess和Juliane Behler等人在蓝细菌（cyanobacteria）CRISPR/Cas系统中发现宿主内源核糖核酸酶E（endoribonuclease E，RNase E）同样具备RNA剪刀功能。

Cas6和Cas5d是许多第一类CRISPR/Cas系统的RNA内切酶。在某些第二类系统中，成熟和效应功能还需结合一个单酶或成熟过程中通过体内RNase III 和反式激活CRISPR RNAs（tracrRNAs）的结合活动。

（第二类CRISPR/Cas系统工作示意图）

蓝细菌（Synechocystis sp. PCC 6803）携带三个独立的CRISPR/Cas系统，Cas6型酶在其中两个系统中发挥作用，而第三个被归为亚型III-B变体（III-Bv）则缺乏cas6同系物，研究人员发现，该系统需要通过活化RNase E，crRNAs才能成熟。

体内过表达RNase E会导致crRNAs的积累减少，表明RNase E是CRISPR复合体形成的限制因素。RNase E识别取决于CRISPR重复茎环，剪切位点的碱基替换会引发副产品出现，符合两步识别和切割机制。结果暗示出这个非常保守的看家酶具备容纳新底物的适应性，显示了该CRISPR/Cas系统在特定遗传环境下都能行驶功能的强可塑性。

研究人员发现这种能在CRISPR/Cas系统中起作用的酶还非常普遍，不仅光合细菌中有，病原菌和植物叶绿体中也有，它可能是所有生物调节基因表达的重要因子。CRISPR/Cas系统和宿主细胞机制的相互作用可能比过去人们想象的更强，如果好好利用，这类系统的应用潜力将非常广阔。

原文检索：The host-encoded RNase E endonuclease as the crRNA maturation enzyme in a CRISPR–Cas subtype III-Bv system

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（生物通：伍松）