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

2020-08-04 11:30來源：生物谷


在一項新的研究中，來自丹麥哥本哈根大學(xué)、中國山東大學(xué)和華中農(nóng)業(yè)大學(xué)的研究人員利用先進(jìn)的低溫電鏡（CryoEM）技術(shù)成功地可視化觀察**最復(fù)雜的CRISPR-Cas系統(tǒng)的三維結(jié)構(gòu)。他們認(rèn)為這種系統(tǒng)可能在生物醫(yī)學(xué)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(biāo)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(xué)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(fù)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(xué)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(fù)雜的CRISPR-Cas復(fù)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(fù)合物，它屬于所謂的III-B型CRISPR-Cas復(fù)合物的一個亞組。


對抗噬菌體


CRISPR-Cas是一種存在于細(xì)菌等有機(jī)體內(nèi)的系統(tǒng)，它參與了細(xì)菌的免疫系統(tǒng)。在細(xì)菌中，它在不斷對抗入侵的噬菌體（一種攻擊細(xì)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(jìn)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(jī)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(xué)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(fù)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(fù)合物的活性，我們進(jìn)一步認(rèn)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(fù)雜。但是在未來，它可能仍然是了解細(xì)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(fù)合物在細(xì)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(fù)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(biāo)是尋找這個系統(tǒng)的應(yīng)用。”