研究組再發CRISPR-Cas抗病毒防御新機制

CRISPR-Cas系統通過不同的機制對入侵的外來核酸進行干擾。在細菌中發現了幾種不同類型的抗病毒CRISPR-Cas系統，它們在Cas蛋白及其功能上有所不同。目前，最**的Cas9和Cas12蛋白被廣泛用作基因組編輯工具。

維爾紐斯大學生命科學中心(VU LSC)教授Gintautas Tamulaitis領導的一組研究人員一直在研究III型CRISPR-Cas10系統，該系統結合了三種不同的酶活性來防御病毒感染。當病毒攻擊細菌時，類似于Cas9或Cas12的CRISPR-Cas10會破壞病毒DNA，并切割病毒轉錄物mRNA。

在2017年發表在《科學》雜志上的論文中，該團隊發現，在檢測到細胞內的外來病毒轉錄本后，CRISPR-Cas10抗病毒系統開始合成獨特的信號分子。這些分子然后激活各種額外的效應CARF蛋白。

時隔六年，Tamulaitiene等人再次在《科學》雜志上發表研究成果，延續了之前的科學研究。在這項研究中，研究人員利用生物信息學分析、生化和結構研究表征了一個新的效應蛋白家族，命名為Cami1。他們發現，當病毒攻擊細菌時，CRISPR-Cas10信號分子激活Cami1，這是一種依賴核糖體的核糖核酸酶。活化的Cami1可以切割參與蛋白質合成的mRNA，從而抑制細胞生長。Tamulaitis說：“這使得細菌可以節省資源，并防止病毒蛋白質的產生”。

研究人員利用x射線結構分析和冷凍電子顯微鏡(cryo-EM)，確定了載脂蛋白Cami1和Cami1復合物與蛋白質合成機器-核糖體的結構。結構研究提供了Cami1如何特異性切割mRNA的見解。研究表明，Cami1與一種特殊的核糖體結構(稱為核糖體柄，ribosomal stalk，生物通注)的相互作用，這是其進入蛋白質合成中心所必需的。

“有趣的是，植物抗病毒蛋白也使用相同的捕獲機制來結合核糖體，使核糖體失活。這一發現揭示了CRISPR-Cas抗病毒防御系統的另一層，并展示了真核生物和細菌之間共享的共同抗病毒策略。了解我們特有的Cami1蛋白將有助于開發生物技術和治療中的新分子工具，”Gintautas Tamulaitis說。

維爾紐斯大學于 2020 年購置了一臺 200 千伏的 Glacios 低溫透射電子顯微鏡，對核糖體-Cami1 復合物進行了觀察。今年早些時候，《自然》雜志發表了該顯微鏡的首批發現，現在《科學》雜志又發表了一項研究。

本網站所有轉載文章系出于傳遞更多信息之目的，轉載內容不代表本站立場。不希望被轉載的媒體或個人可與我們聯系，我們將立即進行刪除處理。