Cell:深解细菌抵御外来入侵者的精准防御机制 核酸识别

顾汉现

Cell：深度解析细菌抵御外来“入侵者”的精准防御机制

来源：本站原创 2017-07-13 23:18

2017年7月13日 讯 /生物谷BIOON/ --通过进行一系列接近原子分辨率的快速拍照，来自康奈尔大学和哈佛医学院的科学家一步一步地观察了细菌如何有效抵御诸如噬菌体等外来入侵者的进攻，噬菌体是一种能够感染细菌的病毒。研究者所观察到的细菌抵御病毒感染的过程是一种利用CRISPR位点的机制，即细胞中的DNA能够被切割插入额外的DNA元件。

图片来源：www.phys.org

如今生物学家们能够利用CRISPR来进行遗传工程化操作，但细胞或许也会进化出这种机制来作为其部分防御系统，细胞能够利用这些位点来储存入侵者的分子记忆以便在下次入侵者来袭时细菌能够对其有效清除。研究者Ailong Ke教授说道，细菌细胞中免疫系统的工作原理和我们机体中免疫系统一样有效，差别之处就在于人类机体免疫系统功能的发挥是在蛋白识别的水平上，而CRISPR系统的工作原理则是在核酸识别的水平上。

当细菌和入侵者首次相遇时，其就会将入侵者一段DNA片段插入到CRISPR位点的基因组中，当需要的时候就会对储存的DNA分子进行RNA的转录，称之为导向RNA，导向RNA能够同其它蛋白进行组装形成名为Cascade的复合物（CRISPR相关的抗病毒防御复合物），这种系统非常有效而且非常精准，因此研究人员能够对其重新改造来进行基因组编辑等应用。

在此前研究中，研究人员阐明了参与上述过程的蛋白-RNA复合物的功能，同时研究者还利用X射线晶体学技术和高能同步加速器解析了这种复合物的结构，下一步研究者将会捕获这些步骤的结构性快照，从而开发出具有高度分辨率的“电影”。本文研究中，研究者重点对一种名为I-E型的CRISPR相关的特殊防御机制进行了研究，文章中，研究人员阐明了相关的结构性数据，这或许为改善生物医学中CRISPR操作的效率和准确性提供了新的线索。研究者Ke说道，为了在人类医学研究中成功应用CRISPR机制，我们就比却确保该系统并不会意外地靶向作用错误的基因，目前我们的观点是1型系统相比CRISPR-Cas9更为准确一些，因为其能够在开始发挥作用之前对长链序列进行检查，而且该系统能够对目标进行靶向搜索并且分为两个关键的步骤，而且具有的一定的安全性。

1型CRISPR系统目前在进行精准基因标记上还存在一定的局限性，但其或许能够作为一种强大的工具来帮助抵御对抗生素耐药的菌株。后期研究人员还会通过更为深入的研究来阐明Cascade复合物如何在单分子水平上对靶向进行搜寻。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Xiao Y, Luo M, Hayes RP, et al. Structure Basis for Directional R-loop Formation and Substrate Handover Mechanisms in Type I CRISPR-Cas System. Cell. 2017 Jun 29, doi: 10.1016/j.cell.2017.06.012

http://news.bioon.com/article/6706663.html

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/28666122

http://www.cell.com/cell/fulltex ... 55%3Fshowall%3Dtrue



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