竊取CRISPR的免疫“黑客”
日期:2016-06-16 08:49:19
英屬哥倫比亞大學的研究人員發現,一種感染主要淡水細菌的病毒使用“偷來”的CRISPR劫持宿主的免疫系統。這種病毒黑客在控制宿主免疫系統之后,迅速給系統打上補丁,以確保其他黑客無法闖入。這項研究發表在美國微生物學會旗下的mBio雜志上。
細菌一直在與病毒或入侵核酸進行斗爭,為此它們演化出了多種防御機制,CRISPR-Cas適應性免疫系統就是其中之一。規律成簇的間隔短回文重復CRISPR與內切酶Cas的組合,可以在引導RNA的指引下,靶標并切割入侵者的遺傳物質。2012年研究者們利用這一特點,將CRISPR系統發展成了強大的基因組編輯工具。該系統使用簡單而且擴展性強,很快便成為了生物學領域的香餑餑。
研究人員發現感染藍藻的噬藻體N1編碼CRISPR序列,這段序列與藍藻本身的CRISPR系統非常相似。研究指出,噬藻體N1與藍藻經歷了漫長的共同進化,它們在這一過程中偷取了CRISPR片段,并利用這種序列讓自己感染的藍藻抵抗其他噬菌體。
多倫多大學和新西蘭奧塔哥大學的一個研究小組證實,不同細菌會編碼一些阻斷CRISPR-Cas活性的蛋白。他們之前就發現了9個抗CRISPR的蛋白編碼基因,現在又鑒定了5個新的抗CRISPR基因。這項發表在Nature Microbiology雜志上的研究指出,抗CRISPR蛋白或許會成為有用的實驗工具。
細菌的Cas1-Cas2蛋白復合體會捕獲30–40bp的外源DNA,將它們整合到CRISPR的間隔區,形成自己的免疫記憶。如果這種外源DNA再次入侵,細菌就能夠及時將其剪切,從而保護自身安全。加州大學伯克利分校的研究團隊前不久在Molecular Cell雜志上發表文章,揭示了CRISPR介導免疫記憶的一個重要機制。Doudna教授是CRISPR技術的共同開發者,曾因這一技術獲得了“生命科學突破獎”(Breakthrough Prize),是CRISPR專利的有力競爭者。
艾滋病在世界范圍內廣泛傳播,嚴重威脅著人類健康和社會發展,一直受到人們的高度重視。HIV-1是引起艾滋病的主要病原體。Temple大學的研究人員首次使用CRISPR-Cas9基因編輯技術,成功從活體動物基因組中切除了HIV-1 DNA。這一突破性研究發表在Gene Therapy雜志上,是通過基因編輯治療HIV的關鍵一步。
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