近日，美國(guó)華盛頓大學(xué)微生物系的Alexander J. Meeske實(shí)驗(yàn)室在《自然》雜志上發(fā)表了一篇名為“Diverse viral cas genes antagonize CRISPR immunIT(http://www.weberwork.com/sell/l_25/)y”的研究論文。該研究對(duì)斯氏李斯特菌（Listeria seeligeri）不同菌株中的潛在Acrs（Anti-CRISPR）蛋白進(jìn)行了系統(tǒng)性的挖掘和功能評(píng)估，首次鑒定了11種新型Acrs蛋白家族，并且發(fā)現(xiàn)其中3種與I-B型Cas蛋白存在序列上的同源性。此外，研究還發(fā)現(xiàn)了一種具有廣譜抗CRISPR活性的新型Acr蛋白，這為理解Acrs蛋白的起源和演化提供了新的視角，并為基因編輯技術(shù)的活性調(diào)控開(kāi)辟了新的可能性。

 

研究團(tuán)隊(duì)基于斯氏李斯特菌建立了一個(gè)適合研究VI-A型CRISPR系統(tǒng)的可追蹤模型。他們發(fā)現(xiàn)，斯氏李斯特菌的不同菌株中包含多種CRISPR系統(tǒng)類型，如I-B、II-A和II-C型，以及原噬菌體和質(zhì)粒成分，這使得它們成為鑒定Acrs蛋白的理想模型。為了系統(tǒng)性地分析這些菌株中的潛在Acrs蛋白，研究者將四種CRISPR系統(tǒng)（I-B、II-A、II-C和VI-A型）分別克隆整合到54種斯氏李斯特菌菌株中進(jìn)行外源表達(dá)。結(jié)果顯示，約29%的VI-A型、77%的I-B型、36%的II-A型和39%的II-C型CRISPR系統(tǒng)活性被抑制，暗示存在Acrs蛋白的作用。

 

利用迭代式關(guān)聯(lián)推定生信分析方法，研究者在斯氏李斯特菌中進(jìn)行了數(shù)據(jù)挖掘和Acrs篩選，最終鑒定了11種新的Acr蛋白家族，其中大多數(shù)為李斯特菌及其相關(guān)噬菌體所特有。此外，三種Acrs蛋白與I-B型Cas蛋白存在序列同源性。例如，AcrIB3和AcrIB4分別與Cas5和Cas8b同源，并能夠抑制I-B型CRISPR的功能。

 

進(jìn)一步的研究顯示，AcrIB3能夠取代Cas5組件，通過(guò)與Cas6的結(jié)合導(dǎo)致功能失活的Cascade復(fù)合物形成。而另一種AcrVIA2則與Cas3同源，盡管它不能抑制I-B型CRISPR功能，但卻能顯著抑制VI-A型CRISPR活性。AcrVIA2通過(guò)促進(jìn)成熟crRNA的降解來(lái)實(shí)現(xiàn)這一功能。

 

除了上述發(fā)現(xiàn)之外，研究者還通過(guò)生物信息學(xué)手段，在IMGVR病毒數(shù)據(jù)庫(kù)中挖掘出了358種可能的Acrs蛋白。通過(guò)對(duì)一種特定的cas3同源蛋白的功能研究，研究人員發(fā)現(xiàn)了一種長(zhǎng)1128個(gè)氨基酸、能有效抑制VI-A、I-B和II-A三種CRISPR系統(tǒng)的蛋白——AcrVIA2.1，這是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最長(zhǎng)且最廣譜的Acrs蛋白。

 

綜上所述，這項(xiàng)研究不僅擴(kuò)展了Acrs蛋白的種類，而且揭示了多種新的抗CRISPR機(jī)制，為深入探討細(xì)菌與噬菌體之間的免疫-抗免疫演化過(guò)程提供了新的見(jiàn)解。