-
生物通官微
陪你抓住生命科技
跳动的脉搏
Nature子刊:发现CRISPR/Cas的对抗系统
【字体: 大 中 小 】 时间:2016年06月15日 来源:生物通
编辑推荐:
来自多伦多大学和新西兰奥塔哥大学的一个研究小组证实,不同的细菌物种群编码了一些阻断特异CRISPR/Cas系统活性的蛋白。扫描前噬菌体,多伦多大学的Alan Davidson和同事发现了5个新的蛋白质编码anti-CRISPR基因,在他的研究小组以往鉴别的9个anti-CRISPR基因列表中添加了新成员。
生物通报道 来自多伦多大学和新西兰奥塔哥大学的一个研究小组证实,不同的细菌物种群编码了一些阻断特异CRISPR/Cas系统活性的蛋白。扫描前噬菌体( prophage,整合在细菌基因组内的噬菌体基因组 ),多伦多大学的Alan Davidson和同事发现了5个新的蛋白质编码anti-CRISPR基因,在他的研究小组以往鉴别的9个anti-CRISPR基因列表中添加了新成员。发表在6月13日Nature Microbiology杂志上的这项新研究,揭示了了解CRISPR系统运作机制的一条途径及实现CRISPR基因编辑的一个潜在扩展工具(Cell发布突破性CRISPR新技术 )。
法国艾克斯-马赛大学微生物学家Didier Raoult(未参与该研究)说:“作者报告了红色皇后理论(red queen theory)一种迷人的应用,假定了所有生物之间,尤其是宿主与寄生物之间存在一种军备竞赛。这些蛋白是噬菌体对细菌CRISPR系统做出的反应。”
美国生物技术信息中心和国家医学图书馆的Eugene Koonin说:“发现anti-CRISPR蛋白在某种意义上来讲并不令人惊讶,作为宿主-寄生物共进化的一个组成部分,噬菌体一定会形成这些蛋白。”
Davidson研究小组在2013年发现,绿脓杆菌内的一个前噬菌体赋予了对一系列其他类型噬菌体的抗性。因此研究人员调整了绿脓杆菌的CRISPR系统,尝试了解前噬菌体影响细菌对噬菌体感染敏感性的机制。他们发现绿脓杆菌I-F型CRISPR系统仅阻止了某些类型噬菌体的感染。搜寻这些噬菌体的基因组,研究人员发现了5个独特的基因,每个基因都具有抗CRISPR活性。在随后的一项研究中,研究人员发现了另外4个基因显示出对抗绿脓杆菌I-E型CRISPR的活性。
索取Lifetech GeneArt CRISPR产品的详细技术资料请填写联系方式
在当前的研究中,Davidson研究小组扩大了它的搜索范围为不同变形菌门(Proteobacteria phylum)内一些物种的基因组。由于以往发现的9个蛋白没有共同的序列模体,研究人员搜寻了与他们在所有已知anti-CRISPR基因座邻近发现的一个假定转录调控因子基因具有同源性的序列。
Davidson和同事们随后测试了在质粒上表达的每个假定anti-CRISPR基因,是否能够支持噬菌体在具有I-E型和I-F型抗噬菌体CRISPR系统的细菌内进行复制的能力。该研究小组发现了4个靶向I-F系统的anti-CRISPR基因,加上一个能够阻断I-F型和I-E型CRISPR系统活性的anti-CRISPR基因。
Davidson说:“存在大量不同的anti-CRISPR基因家族,强调了这些基因有利于噬菌体,CRISPR系统给噬菌体复制造成了一个重要的障碍。”该研究小组以往在体外测试的3个anti-CRISPR蛋白以一种不同的方式结合并阻断了CRISPR功能(Nature发表重要成果:CRISPR–Cas的抑制系统 )。
根据Raoult所说,这些anti-CRISPR蛋白或许可以提供线索,了解某些细菌和古细菌物种保留了编码抗性基因的外源DNA元件(例如前噬菌体和其他可移动遗传元件),而另一些则没有保留的原因。“这是一个重要的问题,我怀疑这些anti-CRISPR蛋白可能是一个差别之处。”
Anti-CRISPR蛋白或许还是有用的实验工具。“不难想象,可以按照现在利用Cas9突变体的相同方式,来利用这些蛋白调控用于基因组编辑和工程的CRISPR系统的活性,或作为一种方法来短暂调控CRISPR表达,”Koonin说。
这一研究小组现正在致力鉴别更多对抗其他CRISPR系统,包括广泛应用的CRISPR/Cas9系统的基因(遗传学大牛Nature Methods发布CRISPR重要成果 )。
“这有可能只是anti-CRISPR蛋白总数的冰山一角,”Koonin说。
(生物通:何嫱)
生物通推荐原文索引:
A. Pawluk et al., “Inactivation of CRISPR-Cas systems by anti-CRISPR proteins in diverse bacterial species,” Nature Microbiology, doi:10.1038/nmicrobiol.2016.85, 2016.