從結(jié)構(gòu)上揭示出**最復雜的CRISPR-Cas系統(tǒng)的作用機制

在一項新的研究中，來自丹麥哥本哈根大學、中國山東大學和華中農(nóng)業(yè)大學的研究人員利用先進的低溫電鏡（CryoEM）技術(shù)成功地可視化觀察**最復雜的CRISPR-Cas系統(tǒng)的三維結(jié)構(gòu)。他們認為這種系統(tǒng)可能在生物醫(yī)學和生物技術(shù)方面有潛在的應(yīng)用。相關(guān)研究結(jié)果于2020年7月29日在線發(fā)表在Molecular Cell期刊上，論文標題為“Structures of the Cmr-β Complex Reveal the Regulation of the Immunity Mechanism of Type III-B CRISPR-Cas”。

CRISPR-Cas技術(shù)可用于編輯基因，并在其**問世時給科學界帶來了革命性的變化。CRISPR-Cas9可能是最**的CRISPR-Cas系統(tǒng)，也是俗稱的“基因剪刀”。

CRISPR-Cas9只是眾多CRISPR-Cas系統(tǒng)中的一種。如今，在這項新的研究中，這些研究人員解析出并分析了迄今為止發(fā)現(xiàn)的最復雜的CRISPR-Cas系統(tǒng)的原子結(jié)構(gòu)。

論文共同通訊作者、哥本哈根大學諾和諾德基金會蛋白研究中心的Guillermo Montoya教授說道，“我們解析出迄今為止所看到的**、最復雜的CRISPR-Cas復合物的三維結(jié)構(gòu)。我們?nèi)缃窳私饬诉@種系統(tǒng)是如何在分子水平上發(fā)揮作用的。”這些研究人員研究了一種稱為Cmr-β的復合物，它屬于所謂的III-B型CRISPR-Cas復合物的一個亞組。

對抗噬菌體

CRISPR-Cas是一種存在于細菌等有機體內(nèi)的系統(tǒng)，它參與了細菌的免疫系統(tǒng)。在細菌中，它在不斷對抗入侵的噬菌體（一種攻擊細菌的病毒）中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。

在這項新的研究中，這些研究人員對Cmr-β在免疫系統(tǒng)中的作用進行了研究，并深入探討了它對抗噬菌體的免疫反應(yīng)背后的機制，以及它是如何被調(diào)節(jié)的。

論文共同**作者、哥本哈根大學諾和諾德基金會蛋白研究中心博士后研究員Nicholas Heelund Sofos說，“我們的研究結(jié)果突出了III型CRISPR-Cas復合物的多樣化防御策略。我們還發(fā)現(xiàn)了一個名為Cmr7的獨特亞基，它似乎控制了這種復合物的活性，我們進一步認為它可能會抵御潛在的病毒抗CRISPR蛋白。”

潛在的應(yīng)用

這些研究人員在這項新研究中探究的Cmr-β系統(tǒng)可以移除單鏈RNA和DNA等，不過它很難像CRISPR-Cas9那樣用于基因編輯，這是它太大，也太復雜。但是在未來，它可能仍然是了解細菌免疫反應(yīng)的關(guān)鍵，它可能在對抗抗生素耐藥性方面有一定的用途。

Montoya說道，“這種復合物在細菌和噬菌體之間的斗爭中發(fā)揮著重要作用。抗生素耐藥性可來自于這種類型的斗爭。因此，我們的研究結(jié)果可能為對抗抗生素耐藥性提供了重要知識。這種復合物也可能具有治療潛力。在未來，我們可能會將它用于診斷或我們可能還沒有觀察到的健康問題。如今，我們的目標是尋找這個系統(tǒng)的應(yīng)用。”