Science：发现一种可靠的CRISPR/Cas13a系统抑制剂

作者：王韵壹、李英、熊慧卿

2020年7月11日讯/生物谷BIOON/---对细菌和噬菌体（感染细菌的病毒）之间的进化军备竞赛的探索发现了各种防御机制，其中包括CRISPR-Cas（CRISPR相关核酶）适应性免疫系统。了解CRISPR介导的免疫防御机制（涉及DNA编码的RNA引导的序列特异性靶向入侵核酸）催生了基于不同Cas效应因子的强大基因组工程平台。

随后的研究还发现了抗CRISPR蛋白，这些抗CRISPR蛋白被证明是有价值的Cas效应因子的控制开关。CRISPR-Cas免疫系统包含不同的家族，包括靶向DNA的效应因子，如Cascade-Cas3、Cas9和Cas12，以及最近表征的靶向RNA的 Cas13核酸酶。细菌中不断进化的免疫武器库已经被多样化的抗CRISPR蛋白所匹配，从而使得病毒能够逃脱Cas核酸酶的靶向结合。

在VI型CRISPR-Cas抗病毒反应过程中，CRISPR RNA(crRNA)引导的Cas13核酸酶不加选择地破坏细菌细胞及其入侵者的RNA，同时阻止受感染宿主的生长和病毒的传播，从而保护细菌群体免受病毒感染。这种反应是由Cas13核酸酶介导的，它在识别到与其向导RNA（gRNA）互补的病毒转录物后，进行大量的RNA降解。然而，病毒如何对抗这种细菌免疫系统还不清楚。

在一项新的研究中，来自美国洛克菲勒大学、纪念斯隆凯特琳癌症中心和康奈尔大学的研究人员发现作为一种由噬菌体编码的抑制剂，AcrVIA1能与Cas13a结合，从而封堵gRNA和阻止这种核酸酶激活。这表明AcrVIA1可潜在地作为Cas13a核酸酶的控制开关。相关研究结果发表在2020年7月3日的Science期刊上，论文标题为“A phage-encoded anti-CRISPR enables complete evasion of type VI-A CRISPR-Cas immunity”。

图片来自Science, 2020, doi:10.1126/science.abb6151。

他们发现作为一种编码抗CRISPR蛋白，AcrVIA1由李斯特菌噬菌体（ϕLS46）编码，它能够让斯氏李斯特菌（Listeria seeligeri）的VI-A型CRISPR系统失活。利用遗传学、生物化学和结构生物学，他们发现AcrVIA1与Cas13a核酸酶的向导暴露面相互作用，阻止了靶RNA的进入和这种核酸酶激活所需的构象变化。

切割DNA的CRISPR-Cas系统的抑制剂仅会造成有限的免疫抑制，需要多次感染才能中和宿主的所有Cas核酸酶。与此不同的是，通过一种噬菌体递送的单剂量AcrVIA1可以完全破坏VI-A型CRISPR系统介导的免疫防御。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

1.Alexander J. Meeske et al. A phage-encoded anti-CRISPR enables complete evasion of type VI-A CRISPR-Cas immunity. Science, 2020, doi:10.1126/science.abb6151.

2.Rodolphe Barrangou et al. Shutting down RNA-targeting CRISPR. Science, 2020, doi:10.1126/science.abc8243.