《细胞》:基因编辑系统有通用“刹车装置” AC广谱抑制

邓文龙

作者： Jennifer A. Doudna

来源：《细胞》 发布时间：2017/8/31 15:25:25

基因编辑系统有通用“刹车装置”

ACRⅡC1具有广谱抑制性  AC广谱抑制

著名期刊《细胞》杂志近日刊登了CRISPR-Cas9基因编辑工具的共同发现者詹妮弗·唐德纳团队的最新成果：他们通过X衍射结晶法发现，两种抑制Cas9活性的蛋白质ACRⅡC1和ACRⅡC3具有完全不同的作用机理，且ACRⅡC1具有广谱抑制性，即能在不同基因编辑系统中扮演“刹车装置”的作用，让基因编辑过程在适当的时候终止，减少脱靶效应。

CRISPR-Cas9系统虽简单高效，但存在一大安全隐患：该系统无法在错误基因得到修复后停止剪切功能，而是可能继续修改正常基因，导致脱靶效应。科学家们一直期望从细菌天然系统中找到能及时关闭基因编辑过程的“安全闸门”。

此前已经有至少7种Cas9抑制蛋白（ACR蛋白）被发现，具有让细胞停止剪切和编辑的功能。这次，唐德纳团队选择了两种被证实能在人体细胞中抑制Cas9的蛋白进行了比较研究，发现它们具有完全不同的作用方式。ACRⅡC1能与Cas9中结合DNA的两个重要氨基酸紧密结合，让Cas9失去剪切DNA的功能；而ACRⅡC3通过让2个Cas9分子形成二聚体改变其结构，让Cas9无法再与DNA结合。基于两种不同的机理，ACRⅡC1能抑制多种不同的Cas9蛋白，具有广谱性，而ACRⅡC3只能抑制一种名叫NmeCas9的蛋白。

哈尔滨工业大学生命科学与技术学院教授黄志伟今年4月曾在《自然》杂志发表过一篇重磅论文，首次对另一种Cas9抑制蛋白ACRⅡC4的作用机制进行了研究，证实其能有效抑制SpyCas9的基因编辑活性。黄教授接受科技日报记者采访时表示，他们的研究成果早于唐德纳团队的报道，目前没有任何证据显示ACRⅡC1和ACRⅡC3比ACRⅡC4具有更好的抑制效果，但通过对比性研究，可以找到最有效的抑制蛋白，将其加入基因编辑系统，让Cas9在完成基因编辑任务后准时“关闭”功能，避免脱靶效应。（中文来源：科技日报 聂翠蓉）

http://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(17)30873-5

http://paper.sciencenet.cn/htmlpaper/201783115252525744745.shtm



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邓文龙

软件译:

文章

CRISPR-Cas9的广谱抑制剂

Lucas B. Harrington 12， Kevin W. Doxzen 12， 恩博马， 刘俊杰， 加文·诺特（Gavin J. Knott）， Alireza Edraki， 比安卡加西亚， Nadia Amrani， 陈奕迅， 约书亚·科夫斯基， 菲利普·克兰祖施， Erik J. Sontheimer， 艾伦·戴维森， 凯伦·麦克斯韦， Jennifer A. Doudna 13 ，关于作者的信件信息Jennifer A. Doudna通过电子邮件发送作者Jennifer A. Doudna“
12 这些作者贡献平等
13 主要联系人
出版阶段：新闻纠正证明
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DOI：http : //dx.doi.org/10.1016/j.cell.2017.07.037

强调
•噬菌体编码抗CRISPRs（Acrs）通过独特的机制抑制CRISPR-Cas9
• AcrIIC1控制不同Cas9直向同源物的基因组编辑
• AcrIIC1结合使Cas9的核酸酶不影响DNA结合
• AcrIIC3促进Cas9的二聚化并防止DNA结合

概要
CRISPR-Cas9蛋白在细菌免疫系统内起作用，靶向和破坏侵入性DNA，并被用作基因组编辑的强大技术。小噬菌体编码的抗CRISPR蛋白（Acrs）可以灭活Cas9，为基于Cas9的应用提供了有效的关闭开关。在这里，我们显示两个Acrs AcrIIC1和AcrIIC3通过不同的策略抑制Cas9。AcrIIC1是一种广谱Cas9抑制剂，通过与Cas9的保守HNH催化结构域直接结合，防止多个不同Cas9直向同源物的DNA切割。AcrIIC1-Cas9 HNH结构域复合物的晶体结构显示了AcrIIC1如何将Cas9捕获在DNA结合但催化无活性状态。相比之下，AcrIIC3阻止单个Cas9直向同源物的活性，并诱导Cas9二聚，同时防止与靶DNA的结合。这两种正交机制允许单独控制Cas9靶结合和切割，并提出应用以允许DNA结合，同时防止Cas9的DNA切割。

关键词：
CRISPR，抗CRISPR，Cas9，CRISPR-Cas9，基因编辑

http://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(17)30873-5



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