基因编辑“女神”Jennifer等发现新CRISPR-Cas系统

完美世界

今日凌晨，Nature杂志Online了一篇题为“New CRISPR–Cas systems from uncultivated microbes（来自不可培养微生物的新CRISPR-Cas系统）”的文章，该文主要报道了两种新的CRISPR-Cas系统：CRISPR–CasX 和CRISPR–CasY。该文章的通讯作者是加州大学伯克利分校Jennifer A. Doudna和Jillian F. Banfield。有意思的是，在文章中特别注明了该项发现已递交临时专利申请（provisional patent application），其中三位共同一作以及两位通讯作者均名列发明者一栏，在这件事情上是由于prior-art原因还是吸取了与张峰专利之争的教训，耐人寻味。

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而Nature更是火速帮其Online了这篇文章（Accelerated Article Preview），更有趣的是几乎在该文Online的同时，包括澎湃新闻等国内外媒体就放出了该文的相关报道！

文章详解

CRISPR-Cas系统为微生物提供适应性免疫。CRISPR是位于细菌和古生菌基因组的特殊的DNA重复序列，通常由一个前导区（Leader），多个短而高度保守的重复序列区（Repeat）和多个间隔区（Spacer）组成。前导区富含AT长度为300～500bp的区域，是CRISPR的启动子序列。重复序列区长度为21～48bp，具有回文序列，可形成发卡状二级结构。重复序列之间被长度为26～72bp的间隔区隔开。间隔区由细菌或古生菌俘获外源DNA组成，类似免疫记忆，当含有同样序列的外源DNA入侵时，可被细菌机体识别，并进行剪切使之表达沉默，达到保护自身安全的目的。

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56个古生菌ARMAN-1间隔序列靶向10Kb的环形序列，主要是编码很多短的预测的蛋白序列，这个10Kb的环形序列很多能就是古生菌的病毒序列。有研究用冷冻电镜技术观察到附着在古生菌上病毒颗粒。ARMAN-1的间隔序列也来源于ARMAN-2和Thermoplasmatales古生菌转座子序列。有研究发现了ARMAN 和Thermoplasmatales细菌接合的桥联结构，说明这两种古生菌之间存在某种联系。

因此说ARMAN-1的CRISPR-Cas9系统是防止外来转座子，维护基因组的稳定性，类似于真核生物生殖细胞中的piRNA防止生殖细胞转座的作用。

ARMAN-4的Cas9基因只有一个CRISPR-间隔序列基元。也不是ARMAN-1那样还存在其它 Cas蛋白。也没有发现它们的间隔区域靶向的位点。但是在收集的样品中这个位点还是很保守的，它是一个单靶位点的CRISPR-Cas系统。它们有不一样的生理作用，如基因调控和细胞间的相互作用。

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Figure3中作者检测了CasX是不是跟Cas9和Cpf1一样具有切割活性，构建了一个含有CasX ，短的间隔重复序列的质粒，然后将它转化到大肠杆菌中，这样一个人工的微型CRISPR-CasX载体能够切割抗性基因，使得大肠杆菌不能在抗性平板上生长(Fig.3a)。 也能靶向切割大肠杆菌增殖调控的基因，影响大肠杆菌繁殖(Fig.3b,3c)。 通过在构建了的含有CasX ，短的间隔重复序列的质粒上PAM序列两端引入随机碱基，分析后发现发现在5’端更偏好为TTCN，3’端没有偏好性。因此(Fig.3d)，接着在环境微生物Deltaproteobacteria中发现CasX相连的PAM序列5’端序列是TTCA。进一步验证了上面大肠杆菌中分析得到的结论。

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CRISPR-CasX和CRISPR-CasY系统能否成为一个更有效的基因编辑工具，需要广大基因编辑工作者的共同完善和拓展，有CRISPR-Cas9作为模板，相信CasX和CasY的后续工作跟进的会更加迅速。

Amy

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南西

楼主完美世界帖子好赞~~~