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Nature:CRISPR-Cas也有天敌!

来源:生物谷 2015-09-28 09:29

                                          

2015年9月28日讯 /生物谷BIOON/ --近日,来自加拿大多伦多大学的研究人员在著名国际学术期刊Nature上发表了一项最新研究进展,他们在这项研究中首次发现了噬菌体合成的用以抑制细菌体内CRISPR-CAS系统的蛋白质。
 
细菌与感染细菌的病毒(噬菌体)之间的生存之战导致了许多细菌的防御系统得到进化,同时噬菌体也针对这些系统进化出了新的拮抗物。CRISPR-CAS系统是细菌保护自己防御噬菌体的一种最常见方法,它在许多细菌体内作为适应性免疫系统发挥重要作用。目前CRISPR-CAS9系统已经越来越广泛地得到科学家们的青睐,用于基因修饰和基因功能研究。
 
在这项研究中,研究人员利用生化和体内研究方法对噬菌体产生的三种抗CRISPR蛋白进行了研究,结果发现每一种蛋白质都通过不同的机制抑制CRISPR-CAS活性。其中两种蛋白通过与CRISPR-CAS复合体内的不同蛋白亚基发生相互作用,利用空间或非空间抑制效应阻断CRISPR-CAS复合体的DNA结合活性。而第三种抗CRISPR蛋白则通过与CAS3解旋酶-核酸酶结合,阻止其被招募到与DNA结合的CRISPR-CAS复合体上。
 
研究人员利用体内实验证明抗CRISPR能够将CRISPR-CAS系统转变为一个转录抑制因子,首次提出了通过蛋白结合调节CRISPR-CAS活性的模型。
 
这些抗CRISPR蛋白的多样性序列和作用机制代表它们具有各自独立的进化过程,同时提示可能还会存在其他可能调控CRISPR-CAS功能的蛋白,仍然需要更多研究进行深入探讨。(生物谷Bioon.com)
 
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Multiple mechanisms for CRISPR-Cas inhibition by anti-CRISPR proteins
 
Joseph Bondy-Denomy,Bianca Garcia,Scott Strum,Mingjian Du,MaryClare F. Rollins,Yurima Hidalgo-Reyes,Blake Wiedenheft,Karen L. Maxwell & Alan R. Davidson
 
The battle for survival between bacteria and the viruses that infect them (phages) has led to the evolution of many bacterial defence systems and phage-encoded antagonists of these systems. Clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR) and the CRISPR-associated (cas) genes comprise an adaptive immune system that is one of the most widespread means by which bacteria defend themselves against phages1, 2,3. We identified the first examples of proteins produced by phages that inhibit a CRISPR-Cas system4. Here we performed biochemical and in vivo investigations of three of these anti-CRISPR proteins, and show that each inhibits CRISPR-Cas activity through a distinct mechanism. Two block the DNA-binding activity of the CRISPR-Cas complex, yet do this by interacting with different protein subunits, and using steric or non-steric modes of inhibition. The third anti-CRISPR protein operates by binding to the Cas3 helicase-nuclease and preventing its recruitment to the DNA-bound CRISPR-Cas complex. In vivo, this anti-CRISPR can convert the CRISPR-Cas system into a transcriptional repressor, providing the first example-to our knowledge-of modulation of CRISPR-Cas activity by a protein interactor. The diverse sequences and mechanisms of action of these anti-CRISPR proteins imply an independent evolution, and foreshadow the existence of other means by which proteins may alter CRISPR-Cas function.
 
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