新方式：噬菌體可以阻止CRISPR-Cas系統

一項微觀新發現不僅能讓科學家了解我們周圍的微生物世界，還能提供一種控制CRISPR-Cas技術的新方法。

由新西蘭奧塔哥大學的Peter Fineran教授和哥本哈根大學的Rafael Pinilla-Redondo博士領導的一個國際研究小組在**的《自然》雜志上發表了一項研究，揭示了病毒抑制細菌CRISPR-Cas免疫系統的新方法。

文章一作David Mayo-Mu?oz博士說，這一發現揭示了我們環境中的微生物動力學，并可以用于使基因編輯更安全，帶來更有效的抗生素替代品。

他說:“這一發現對科學界來說是令人興奮的，因為這讓我們對如何阻止CRISPR-Cas防御有了更深入的了解。”

CRISPR-Cas是細菌的免疫系統，可以保護它們免受細菌病毒(稱為噬菌體)的感染。它的工作原理是將噬菌體DNA片段添加到細菌的基因組中。細菌最終會有一個記憶庫，里面儲存著過去感染噬菌體的經歷，它會把這些經歷像人臉照片一樣歸檔，在噬菌體再次攻擊時，利用它們來識別和降解特定的噬菌體。

“如果一種病毒進入，其部分DNA被添加到記憶庫中，然后在這個過程中從DNA變成RNA。每個RNA就像一個向導，因此CRISPR-Cas系統可以正確識別并摧毀入侵的噬菌體。每個添加到記憶庫的片段都被CRISPR重復序列分割，這些重復序列就像書擋一樣堆疊在每個噬菌體序列之間。

有趣的是，噬菌體已經進化出不同的方法來克服這些防御系統——這就像一場進化軍備競賽。細菌具有CRISPR-Cas，因此噬菌體產生了抗CRISPR，這使它們能夠阻斷細菌的免疫復合物。”

Mayo-Mu?oz博士說:“我們發現了一種全新的方式，噬菌體可以阻止CRISPR-Cas系統。”

以前的研究人員表明，一些噬菌體的基因組中有CRISPR重復序列，在最新研究中，奧塔哥和哥本哈根的研究小組證明，噬菌體用這些RNA重復序列裝載細菌來阻止CRISPR-Cas。

實驗室負責人Fineran教授說，這些抗CRISPR的RNA會使細菌的免疫復合物“失明”。

“噬菌體自身的基因組中含有細菌CRISPR-Cas系統的成分。它們利用這些分子模擬物來沉默細菌的免疫系統，讓噬菌體復制，”他說。

研究小組還發現，當噬菌體將RNA重復序列裝載到CRISPR-Cas蛋白上時，并不是所有正確的蛋白質都裝載了，從而形成了一個無功能的復合物。

“這種分子模擬破壞了細菌的防御和系統的功能：這就基本上形成了一個誘餌。”

對CRISPR-Cas的主要興趣在于其精確編輯基因組的可編程特性——諾貝爾化學獎最近被授予這項技術。有趣的是，抗CRISPR可以作為關閉或調整這項技術的安全開關。

“要想發揮CRISPR-Cas技術的潛力，重要的是能夠控制它、開啟和關閉它以及調整它，從而提高其準確性和治療效果。

我們的發現**證明了RNA抗CRISPR的存在，與之前發現的蛋白質抗CRISPR相比，RNA抗CRISPR的遺傳序列更短，而且由于它們基于已知的CRISPR重復序列，我們有可能為所有CRISPR-Cas系統及其特定應用設計RNA抗CRISPR。”

CRISPR-Cas最終將用于基因治療——修復導致疾病的突變基因，但為了使其更安全，需要抗crispr來調節這項技術。

噬菌體也可以用作殺死致病菌的抗菌劑，提供抗生素的替代品，但是如果被感染的細菌具有活性的CRISPR-Cas系統，那么將需要具有正確的抗crispr的噬菌體來中和它。

“能夠創建定制的抗crispr將是工具箱中一個重要的選擇。”Fineran教授說。

“我們很高興能夠為噬菌體如何與細菌宿主作戰提供全新的見解。我們希望這些RNA抗crispr將提供一種新的方法來幫助控制CRISPR-Cas技術。”

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。