隐秘的 CRISPR 军备竞赛

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隐秘的 CRISPR 军备竞赛- \. l% I9 T  G7 r
来源:生物通 / 作者: / 2017-03-30  W  U3 g+ l5 v1 Q1 i! p- K1 C
许多细菌都能对抗病毒感染。它们有一个 RNA 介导的 “免疫系统”，叫做 CRISPR Cas。利用 CRISPR 的天然属性（降解病毒 RNA），科学家们几乎能去除任何生物中的任何基因。' n  F0 Y! l/ o! D1 o/ s- ^
CRISPR 系统中，最赫赫有名的无疑当属 CRISPR-Cas9。然而，共计 19 种不同类型的 CRISPR Cas，每一种都可能具备独特的遗传工程优势。它们是一个庞大的未开发的基因组编辑工具。我们越了解这些系统的构造，便越能更好的利用它们。2 i) F  ?# l6 G
细菌 CRISPR 系统的核心部分是一个复杂的监控复合体，它能够识别病毒 DNA 然后捣毁它们。
; M* H; t6 k. C6 C  f但病毒也会反击。它们会利用一些 anti-CRISPR 蛋白使监控复合体丧失能力。
7 n" w1 G% K7 Y3 J% ?2 X在此之前，没有人知道病毒的 anti-CRISPR 蛋白是如何工作的。来自 Scripps 研究所 (TSRI) 的 Gabriel C. Lander 团队和蒙大拿州立大学的 Blake Wiedenheft 合作发表了一篇文章，第一次描述了 anti-CRISPR 蛋白的附着方式，揭示了它们攻占细菌防御系统的过程。
: R" k' O. D+ t. w$ Y4 K' Ianti-CRISPR 蛋白不仅能够锁定细菌识别、攻击病毒基因组的能力，甚至还玩起了模仿秀，欺骗 CRISPR，使其脱靶！- M# f6 A5 t; E6 f1 V+ w6 h( ^! u
这些微小的精密系统的相互作用，简直是一场进化军备竞赛，Lander 说。9 ?5 q# W- Q! P
无声的战斗& }* ~. K0 H( U6 e  w7 R2 i
研究人员通过低温电子显微镜（Eryo-EM）的高分辨率成像技术，发现了 CRISPR 和 anti-CRISPR 系统中一些不为人知的现象。1 Q- Q! C" X7 o; \8 `5 P
首先研究人员看到了 CRISPR 监控复合体分析病毒遗传物质弱点的方式。复合体内的蛋白质像手一样，紧紧抓住围绕在周围的 CRISPR RNA，并暴露出一些特别的细菌 RNA 区域，这些区域负责扫描病毒 DNA，快速寻找它们能够识别的基因序列。一旦 CRISPR 复合体鉴定出病毒 DNA 靶标，这个 “监控机” 立即开始招募其他负责捣毁病毒基因组的分子。
5 N9 R% R6 J+ k+ i* \6 J- x接下来研究人员开始分析病毒的 anti-CRISPR 蛋白质如何麻痹细菌监控复合体。他们发现，有一种类型的 anti-CRISPR 蛋白默默的附着在 CRISPR RNA 的暴露区域，以 “身体” 遮挡的方式阻止 CRISPR 系统对其扫描。
7 c9 B- l& R1 K( d  e/ U科学家们解释道，这些 anti-CRISPR 蛋白异常聪明。因为它们竟然找到了 CRISPR 监控系统中最关键的部分。如果强行阻止 anti-CRISPR 蛋白的附着，整个 CRISPR 系统甚至有可能 “翻车”。 除非改变 DNA 识别机制，否则细菌的 CRISPR 系统将无法阻止病毒的 “聪明” 防御。8 S  t, A$ u3 C- y/ x4 X; P2 B
还有一种 anti-CRISPR 蛋白，对 CRISPR 使用了不同的计谋。通过分析它的位置和所带的负电荷，研究人员认为这种 anti-CRISPR 蛋白能够模仿 DNA。愚弄 CRISPR 来与它们结合，吸引火力，解救病毒 DNA。
! D) u; b4 \1 E6 x& n+ u一个完美的开关
5 V8 U: t* w) [2 B% W+ O' N( j4 _研究人员相信，这些新的发现将提示我们构建更加复杂和高效的基因编辑工具。比如，在 CRISPR 系统中添加 anti-CRISPR 蛋白，以便随时阻断基因的降解。或者，通过调控 anti-CRISPR 蛋白的表达控制基因编辑的起始。
2 r, h( k3 ]/ W5 J  Q4 ~5 K% D9 \原文标题：Structure Reveals Mechanisms of Viral Suppressors that Intercept a CRISPR RNA-Guided Surveillance Complex
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