Mol Cell：从结构上揭示出最大最复杂的CRISPR-Cas系统的作用机制

在一项新的研究中，来自丹麦哥本哈根大学、中国山东大学和华中农业大学的研究人员利用先进的低温电镜（CryoEM）技术成功地可视化观察最大最复杂的CRISPR-Cas系统的三维结构。他们认为这种系统可能在生物医学和生物技术方面有潜在的应用。相关研究结果于2020年7月29日在线发表在Molecular Cell期刊上，论文标题为“Structures of the Cmr-β Complex Reveal the Regulation of the Immunity Mechanism of Type III-B CRISPR-Cas”。

CRISPR-Cas技术可用于编辑基因，并在其首次问世时给科学界带来了革命性的变化。CRISPR-Cas9可能是最著名的CRISPR-Cas系统，也是俗称的“基因剪刀”。

CRISPR-Cas9只是众多CRISPR-Cas系统中的一种。如今，在这项新的研究中，这些研究人员解析出并分析了迄今为止发现的最复杂的CRISPR-Cas系统的原子结构。

论文共同通讯作者、哥本哈根大学诺和诺德基金会蛋白研究中心的Guillermo Montoya教授说道，“我们解析出迄今为止所看到的最大、最复杂的CRISPR-Cas复合物的三维结构。我们如今了解了这种系统是如何在分子水平上发挥作用的。”这些研究人员研究了一种称为Cmr-β的复合物，它属于所谓的III-B型CRISPR-Cas复合物的一个亚组。

对抗噬菌体

CRISPR-Cas是一种存在于细菌等有机体内的系统，它参与了细菌的免疫系统。在细菌中，它在不断对抗入侵的噬菌体（一种攻击细菌的病毒）中发挥了至关重要的作用。

在这项新的研究中，这些研究人员对Cmr-β在免疫系统中的作用进行了研究，并深入探讨了它对抗噬菌体的免疫反应背后的机制，以及它是如何被调节的。

论文共同第一作者、哥本哈根大学诺和诺德基金会蛋白研究中心博士后研究员Nicholas Heelund Sofos说，“我们的研究结果突出了III型CRISPR-Cas复合物的多样化防御策略。我们还发现了一个名为Cmr7的独特亚基，它似乎控制了这种复合物的活性，我们进一步认为它可能会抵御潜在的病毒抗CRISPR蛋白。”

潜在的应用

这些研究人员在这项新研究中探究的Cmr-β系统可以移除单链RNA和DNA等，不过它很难像CRISPR-Cas9那样用于基因编辑，这是它太大，也太复杂。但是在未来，它可能仍然是了解细菌免疫反应的关键，它可能在对抗抗生素耐药性方面有一定的用途。

Montoya说道，“这种复合物在细菌和噬菌体之间的斗争中发挥着重要作用。抗生素耐药性可来自于这种类型的斗争。因此，我们的研究结果可能为对抗抗生素耐药性提供了重要知识。这种复合物也可能具有治疗潜力。在未来，我们可能会将它用于诊断或我们可能还没有观察到的健康问题。如今，我们的目标是寻找这个系统的应用。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

1.Nicholas Sofos et al. Structures of the Cmr-β Complex Reveal the Regulation of the Immunity Mechanism of Type III-B CRISPR-Cas. Molecular Cell, 2020, doi:10.1016/j.molcel.2020.07.008.

2.Researchers map mechanisms in the largest CRISPR system

https://phys.org/news/2020-07-mechanisms-largest-crispr.html