Nature发现了一种全新的方式：噬菌体可以阻止CRISPR-Cas系统

　　一项微观上的发现不仅能让科学家了解我们周围的微生物世界，还能提供一种控制CRISPR-Cas生物技术的新方法。

　　

一项微观新发现不仅能让科学家了解我们周围的微生物世界，还能提供一种控制CRISPR-Cas技术的新方法。 

由新西兰奥塔哥大学的Peter Fineran教授和哥本哈根大学的Rafael Pinilla-Redondo博士领导的一个国际研究小组在著名的《自然》杂志上发表了一项研究，揭示了病毒抑制细菌CRISPR-Cas免疫系统的新方法。 

文章一作David Mayo-Muñoz博士说，这一发现揭示了我们环境中的微生物动力学，并可以用于使基因编辑更安全，带来更有效的抗生素替代品。 

他说:“这一发现对科学界来说是令人兴奋的，因为这让我们对如何阻止CRISPR-Cas防御有了更深入的了解。” 

CRISPR-Cas是细菌的免疫系统，可以保护它们免受细菌病毒(称为噬菌体)的感染。它的工作原理是将噬菌体DNA片段添加到细菌的基因组中。细菌最终会有一个记忆库，里面储存着过去感染噬菌体的经历，它会把这些经历像人脸照片一样归档，在噬菌体再次攻击时，利用它们来识别和降解特定的噬菌体。 

“如果一种病毒进入，其部分DNA被添加到记忆库中，然后在这个过程中从DNA变成RNA。每个RNA就像一个向导，因此CRISPR-Cas系统可以正确识别并摧毁入侵的噬菌体。每个添加到记忆库的片段都被CRISPR重复序列分割，这些重复序列就像书挡一样堆叠在每个噬菌体序列之间。

有趣的是，噬菌体已经进化出不同的方法来克服这些防御系统——这就像一场进化军备竞赛。细菌具有CRISPR-Cas，因此噬菌体产生了抗CRISPR，这使它们能够阻断细菌的免疫复合物。” 

Mayo-Muñoz博士说:“我们发现了一种全新的方式，噬菌体可以阻止CRISPR-Cas系统。” 

以前的研究人员表明，一些噬菌体的基因组中有CRISPR重复序列，在最新研究中，奥塔哥和哥本哈根的研究小组证明，噬菌体用这些RNA重复序列装载细菌来阻止CRISPR-Cas。 

实验室负责人Fineran教授说，这些抗CRISPR的RNA会使细菌的免疫复合物“失明”。 

“噬菌体自身的基因组中含有细菌CRISPR-Cas系统的成分。它们利用这些分子模拟物来沉默细菌的免疫系统，让噬菌体复制，”他说。 

研究小组还发现，当噬菌体将RNA重复序列装载到CRISPR-Cas蛋白上时，并不是所有正确的蛋白质都装载了，从而形成了一个无功能的复合物。 

“这种分子模拟破坏了细菌的防御和系统的功能：这就基本上形成了一个诱饵。” 

对CRISPR-Cas的主要兴趣在于其精确编辑基因组的可编程特性——诺贝尔化学奖最近被授予这项技术。有趣的是，抗CRISPR可以作为关闭或调整这项技术的安全开关。 

“要想发挥CRISPR-Cas技术的潜力，重要的是能够控制它、开启和关闭它以及调整它，从而提高其准确性和治疗效果。

我们的发现首次证明了RNA抗CRISPR的存在，与之前发现的蛋白质抗CRISPR相比，RNA抗CRISPR的遗传序列更短，而且由于它们基于已知的CRISPR重复序列，我们有可能为所有CRISPR-Cas系统及其特定应用设计RNA抗CRISPR。” 

CRISPR-Cas最终将用于基因治疗——修复导致疾病的突变基因，但为了使其更安全，需要抗crispr来调节这项技术。 

噬菌体也可以用作杀死致病菌的抗菌剂，提供抗生素的替代品，但是如果被感染的细菌具有活性的CRISPR-Cas系统，那么将需要具有正确的抗crispr的噬菌体来中和它。 

“能够创建定制的抗crispr将是工具箱中一个重要的选择。”Fineran教授说。

“我们很高兴能够为噬菌体如何与细菌宿主作战提供全新的见解。我们希望这些RNA抗crispr将提供一种新的方法来帮助控制CRISPR-Cas技术。”

文章标题

Bacteriophages suppress CRISPR–Cas immunity through RNA-based anti-CRISPRs