Cell子刊从不同的角度看CRISPR-Cas9:让“剪刀”卡住

【字体: 时间:2019年07月03日 来源:生物通

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  Cas9抑制基因活性,这对于细菌毒力很重要

  

生物通报道:在生物技术领域,CRISPR-Cas9已经成为了一个热门话题,因为它可以作为一种精确的基因编辑工具,帮助科学家们了解和改变基因。但在人类利用它之前,CRISPR-Cas9其实就是一种细菌内部免疫系统,用于切割噬菌体的DNA,抵御噬菌体或感染细菌的病毒。

近期,来自美国埃默里大学医学院,Max Planck的研究人员发现CRISPR-Cas9这把“分子剪刀”有时会卡住。

Cas9是一种切割DNA的酶,它也可以在不进行任何切割的情况下阻断基因活性。在致病细菌Francisella novicida中,Cas9能调控致病菌需要关闭的基因。

这一研究发现公布在6月27日的Molecular Cell杂志上。

几年前,埃默里大学微生物学家David Weiss博士及其同事在寻找调节F. novicida毒力基因时发现了Cas9。 F. novicida是引起兔热病(tularemia)的细菌近亲,它能在哺乳动物细胞内生长。最新的研究阐明了为什么Cas9对毒力很重要。研究人员发现,在这种病原菌中,Cas9仅调节四种基因,所有这些基因都必须关闭才能使细菌引起疾病。而对于其DNA剪刀/噬菌体防御作用中,Cas9由与靶标互补的RNA引导。当Cas9用于阻断基因活性时,Cas9使用不同的RNA引导序列,由于其长度较短,不能进行切割。

在其他类型的细菌中,Cas9似乎对引起疾病的能力也很重要。

“这些研究结果提出了开启和关闭基因可能是Cas9在不同细菌中的一种广泛功能,”该论文的第一作者,研究生Hannah Ratner说,“这项研究提出的一个问题是,Cas9抑制转录的能力是否有助于解释大量未被识别的Cas9靶标。”

此外,研究人员还重新设计Cas9,抑制一种新靶点,这种基因使细菌对last-line抗生素具有抗性,使细菌对抗生素治疗再次敏感。“用于多种不同功能的相同蛋白质的可编程性,扩展了Cas9在基因组工程应用中令人难以置信的多功能性,”Ratner说。

原文标题:

Catalytically Active Cas9 Mediates Transcriptional Interference to Facilitate Bacterial Virulence



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