Science：重大进展！揭示功能多样化的V型CRISPR-Cas系统

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Science：重大进展！揭示功能多样化的V型CRISPR-Cas系统1 D5 S% S* J( |! M$ o
来源：本站原创 2018-12-12 23:59
# @! o* ?5 T* ^, }' k, \2018年12月12日/生物谷BIOON/---古生菌和细菌的CRISPR/Cas系统保护它们的宿主免受噬菌体和其他的可移动遗传元件的影响。根据最新的分类标准，CRISPR/Cas系统可分为两大类：第1类CRISPR/Cas系统和第2类CRISPR/Cas系统。
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第1类CRISPR/Cas系统分为I型CRISPR/Cas系统（标签基因为Cas3）、III型CRISPR/Cas系统（标签基因为Cas10）和IV型CRISPR/Cas系统（标签基因为Csf1）。I型CRISPR/Cas系统可进一步分为I-A（标签基因为Cas8a, Cas5）、I-B（标签基因为Cas8b）、I-C（标签基因为Cas8c）、I-D（标签基因为Cas10d）、I-E（标签基因为Cse1, Cse2）、I-F（标签基因为Csy1, Csy2和Csy3）、I-U（标签基因为GSU0054）；III型CRISPR/Cas系统可进一步分为III-A（标签基因为Csm2） 、III-B（标签基因为Cmr5）、III-C（标签基因为Cas10或Csx11）、III-D（标签基因为Csx10）；IV型CRISPR/Cas系统可进一步分为IV-A和IV-B。
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第2类CRISPR/Cas系统分为II型CRISPR/Cas系统，它的标签基因为Cas9；V型CRISPR/Cas系统，它的标签基因为Cas12a（之前称为Cpf1）、Cas12b（之前称为C2c1）和Cas12c（之前称为C2c3）；VI型CRISPR/Cas系统，它的标签基因为Cas13a（之前称为C2c2）、Cas13b和Cas13c。II型CRISPR/Cas系统可进一步分为II-A（标签基因为Csn2）、IIB（标签基因为Cas4）和IIC（不存在Csn2和Cas4），V型CRISPR/Cas系统可进一步分为V-A（标签基因为Cas12a）、V-B（标签基因为Cas12b）、V-C（标签基因为Cas12c）和V-U（标签基因为TnpB-like）。VI型CRISPR/Cas系统可进一步分为VI-A（标签基因为Cas13a）和VI-B（标签基因为Cas13b）。
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) ~# \( h! Z# F5 u图片来自Science, doi:10.1126/science.aav7271。
! ]6 w, p& |' F! W4 n6 r在表达时，I型CRISPR/Cas系统会产生三个部分：Cas3、Cascade复合物（由Cse1、Cse2、Cas7、Cas5和Case6e组成）和pre-crRNA，随后pre-crRNA通过Cascade复合物中的Case6e进行剪切加工获得成熟的crRNA，并且成熟的crRNA会继续结合到Cascade复合物上发挥作用。 目前最为常用的CRISPR/Cas9和CRISPR/Cas12a系统分别属于II型CRISPR/Cas系统和V-A型CRISPR/Cas系统。Cas12a（之前称为Cpf1）是一种CRISPR相关核酸酶，与Cas9核酸酶存在着较为密切的关系。如今，Cas12a和Cas9广泛地用于合成基因组工程、农业基因组学和生物医学等领域。
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V型CRISPR-Cas系统可通过单个RNA引导的效应蛋白Cas12加以区分。Cas12在羧基末端含有一个RuvC结构域。尽管V-A型CRISPR-Cas的效应蛋白Cas12a和V-B型CRISPR-Cas的效应蛋白Cas12b已得到详细研究，但是未被研究的Cas12蛋白的不同结构域结构和不同的RuvC序列表明存在着未被探究的V型CRISPR-Cas功能多样性。* x0 W4 N2 d* ?# ~+ m* E

* H! Y' k0 l0 M: P& c在一项新的研究中，来自美国Arbor生物技术公司（Arbor Biotechnologies）的研究人员鉴定出Cas12蛋白的其他成员：Cas12c、Cas12g、Cas12h和Cas12i展现出RNA引导的双链DNA（dsDNA）干扰活性。Cas12i对crRNA间隔序列的互补链和非互补链表现出显著不同的切割效率，从而主要导致dsDNA切口。作为一种核糖核酸酶（RNase），Cas12g表现出RNA指导的靶向切割RNA活性，此外还附带具有非特异性地反式切割单链DNA（ssDNA）的活性。
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这项研究揭示出V型CRISPR-Cas的不同进化途径中出现多能多样性，这会扩展CRISPR工具箱。
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4 E) K9 p" Z6 c! B相关研究结果于2018年12月6日在线发表在Science期刊上，论文标题为“Functionally diverse type V CRISPR-Cas systems”。（生物谷 Bioon.com）1 B1 g) T- q/ z" e& p3 K# t
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参考资料：5 _% w6 h6 f) Z3 V
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Winston X. Yan et al. Functionally diverse type V CRISPR-Cas systems, 2018, doi:10.1126/science.aav7271.3 M3 M% g6 ]8 U' b' d
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