Nature：重大突破！发现III型CRISPR-Cas系统新的作用机制
在一项新的研究中，瑞士苏黎世大学的Martin
Jinek领导的一个国际研究团队史无前例地发现细菌保护自己免受侵入性病毒攻击的一种新的防御机制。当遭受入侵时，作为细菌免疫系统的CRISPR-Cas系统产生一种化学信号来激活第二种酶，从而协助降解这些入侵者的遗传物质。这一过程非常类似于人先天性免疫系统的一种抗病毒机制。相关研究结果于2017年7月19日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Type
III CRISPR–Cas systems produce cyclic oligoadenylate second
messengers”。
CRISPR-Cas系统是在很多细菌中发现的一种免疫系统。当病毒和其他的分子寄生物入侵细菌和接管它的基因组时，这种系统让细菌对这些入侵者产生抵抗性。在这种系统中，细菌的免疫力是由一种复杂的多蛋白分子复合物介导的，该复合物利用作为分子向导的RNA分子识别这些入侵者和靶向摧毁它们。在此之前，人们已知道这种复合物具有核酸酶活性，因而它能够直接地降解入侵性病毒中的DNA和RNA。如今，Martin
Jinek领导的这个国际研究团队发现这种系统摧毁这些入侵者的一种新的价机制。
信号分子激活另一种抗病毒酶
CRISPR-Cas系统的这种靶向复合物由源自规律间隔性成簇短回文重复序列（clustered
regularly interspaced short palindromic repeats,
CRISPR）的RNA序列（即crRNA）和CRISPR相关蛋白（CRISPR-associated proteins,
Cas）组成。crRNA识别入侵性病毒的遗传物质，而Cas蛋白像一把分子剪刀那样切割它。在CRISPR-Cas系统的一个亚型（被称作III型CRISPR-Cas系统）中，该团队取得一项令人吃惊的发现。当这种靶向复合物识别入侵性病毒时，它合成“第二种信使”：一种小的环状RNA分子，即环寡腺苷酸（cyclic
oligoadenylate）。这种信号分子能够在细菌细胞内扩散，激活另一种被称作Csm6的RNA降解酶，这种RNA降解酶协助破坏这种病毒的RNA。
目前已在细菌中发现三类CRISPR/Cas系统，I型和III型系统需要众多蛋白的参与。II型系统就简单得多了，一个Cas9核酸酶利用向导RNA（gRNA）就可以完成识别和切割靶双链DNA，因此II型系统也被称作CRISPR/Cas9系统。
这种机制与人先天性免疫系统的抗病毒机制相类似
Martin Jinek解释道，“通过这种方式，当被感染的细菌细胞中的这种CRISPR-Cas系统遭受威胁时，它通过释放第二种信使拉响警报，获得来自另外一种防御机制的帮助，从而清除入侵的病毒。”
在这项新的研究中，这些研究人员能够在细菌中鉴定出一种新的防御机制。其次，由这种CRISPR-Cas系统产生的第二种信使分子之前从未在自然中观察到。再者，这种新发现的细菌防御机制与在人先天性免疫系统中运行的一种广为人所知的抗病毒机制存在着一些意想不到的相似之处。Martin Jinek补充道，“因此，细菌以它们自己的方式抵抗病毒感染，而且这种方式非常类似于人细胞的抵抗方式。”
本文来源于：生物谷
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