众所周知,CRISPR系统被细菌和古细菌用来防御外来的核酸,人们利用这一机制,从而可以定制化的修饰基因组,然而在自然界中,CRISPR除了被细菌用来进攻外源DNA/RNA之外,是否有可能靶向自身的序列?如果可以,那么为什么要靶向自身?
对于致病菌含有的CRISPR系统,是否有可能参与到相应的致病过程中那?
今天我们一同来走进最新一期Cell research的文章,剪不清理还乱的四川大学华西医院、西南医科大学(原泸州医学院)和第三军医大学的科学家们与国际合作者通力合作诠释Type I CRISPR系统在哺乳动物宿主免疫上的新机制。
前人的工作发现,在F.novicida菌中,细菌利用FnCas9靶向被称为BLP的自身蛋白的mRNA,从而降低BLP被人的toll-like receptor受体识别,从而产生细菌毒力。不仅如此,其它细菌的一些致病也需要CRISPR系统发挥作用。
除了在type2中的Cas9,type1中的CRISPR系统也被认为可能靶向自身蛋白,从而导致细菌的致病。然而目前对于Type1中的CRISPR系统与哺乳动物之间的免疫防御关系仍然不是很清楚。
P.aeruginosa是一种常见的机会致病菌,目前常被用来研究疾病的PAO1菌中缺乏了CRISPR系统,而毒力更大的菌PA14则含有CRISPR系统,科学家们猜想PA菌中的CRISPR系统可能参与相应的免疫对抗机制。
首先科学家们发现CRISPR系统中含有靶向LasR的序列,而LasR基因调控三类型的分泌系统,这个与致病息息相关。
那么CRISPR系统是靶向LasR的DNA吗?
科学家们转化相应的质粒,并未发现有什么明显的区别,然而去发现mRNA表达水平差异很大,这提示我们有可能CRISPR系统是靶向RNA。
更进一步科学家们进一步不断的突变不同的Cas蛋白,发现Cas3和抑制作用息息相关。同时科学家们进行了体外试验进行了验证。
通过逐个点突变,科学家们发现8bp就可以实现切割,但是如果含有点突变则无法切割。
同样,基于对Cas3蛋白序列的分析,科学家们对结构域进行了注释,同时对关键残基进行突变,发现HDdomain 和DExDhdomain突变后,无法实现切割。
为了进一步研究PA14中的Cas系统对于宿主免疫反应的影响,科学家们进行了相应的小鼠实验。
通过接种不同的含有Cas系统突变与野生型的细菌,科学家们发现,敲除了LasR基因的细菌毒理作用有了降低。
总体来看,科学家们发现了CRISPR系统在感染免疫中的新机制,这为人们进一步利用CRISPR系统提供了崭新的思路!
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