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2015年9月28日訊 /生物谷BIOON/ --近日,來自加拿大多倫多大學的研究人員在著名國際學術期刊Nature上發表了一項最新研究進展,他們在這項研究中首次發現了噬菌體合成的用以抑制細菌體內CRISPR-CAS系統的蛋白質。
 
細菌與感染細菌的病毒(噬菌體)之間的生存之戰導致了許多細菌的防御系統得到進化,同時噬菌體也針對這些系統進化出了新的拮抗物。CRISPR-CAS系統是細菌保護自己防御噬菌體的一種最常見方法,它在許多細菌體內作為適應性免疫系統發揮重要作用。目前CRISPR-CAS9系統已經越來越廣泛地得到科學家們的青睞,用于基因修飾和基因功能研究。
 
在這項研究中,研究人員利用生化和體內研究方法對噬菌體產生的三種抗CRISPR蛋白進行了研究,結果發現每一種蛋白質都通過不同的機制抑制CRISPR-CAS活性。其中兩種蛋白通過與CRISPR-CAS復合體內的不同蛋白亞基發生相互作用,利用空間或非空間抑制效應阻斷CRISPR-CAS復合體的DNA結合活性。而第三種抗CRISPR蛋白則通過與CAS3解旋酶-核酸酶結合,阻止其被招募到與DNA結合的CRISPR-CAS復合體上。
 
研究人員利用體內實驗證明抗CRISPR能夠將CRISPR-CAS系統轉變為一個轉錄抑制因子,首次提出了通過蛋白結合調節CRISPR-CAS活性的模型。
 
這些抗CRISPR蛋白的多樣性序列和作用機制代表它們具有各自獨立的進化過程,同時提示可能還會存在其他可能調控CRISPR-CAS功能的蛋白,仍然需要更多研究進行深入探討。(生物谷Bioon.com)
 
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doi:10.1038/nature15254
 
Multiple mechanisms for CRISPR-Cas inhibition by anti-CRISPR proteins
 
Joseph Bondy-Denomy,Bianca Garcia,Scott Strum,Mingjian Du,MaryClare F. Rollins,Yurima Hidalgo-Reyes,Blake Wiedenheft,Karen L. Maxwell & Alan R. Davidson
 
The battle for survival between bacteria and the viruses that infect them (phages) has led to the evolution of many bacterial defence systems and phage-encoded antagonists of these systems. Clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR) and the CRISPR-associated (cas) genes comprise an adaptive immune system that is one of the most widespread means by which bacteria defend themselves against phages1, 2,3. We identified the first examples of proteins produced by phages that inhibit a CRISPR-Cas system4. Here we performed biochemical and in vivo investigations of three of these anti-CRISPR proteins, and show that each inhibits CRISPR-Cas activity through a distinct mechanism. Two block the DNA-binding activity of the CRISPR-Cas complex, yet do this by interacting with different protein subunits, and using steric or non-steric modes of inhibition. The third anti-CRISPR protein operates by binding to the Cas3 helicase-nuclease and preventing its recruitment to the DNA-bound CRISPR-Cas complex. In vivo, this anti-CRISPR can convert the CRISPR-Cas system into a transcriptional repressor, providing the first example-to our knowledge-of modulation of CRISPR-Cas activity by a protein interactor. The diverse sequences and mechanisms of action of these anti-CRISPR proteins imply an independent evolution, and foreshadow the existence of other means by which proteins may alter CRISPR-Cas function.
 

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