古菌课题组CRISPR-Cas系统研究再获重要进展

南湖网讯（通讯员 魏重）2017年7月14日，《核酸研究》杂志（Nucleic Acids Research）在线发表了我校发酵工程与古菌分子生物学研究团队最新研究论文，题为 “Coupling transcriptional activation ofCRISPR–Cas system and DNA repair genes by Csa3ain Sulfolobusislandicus”。通讯作者为我校生命科学技术学院彭楠副教授，第一作者为生命科学技术学院刘涛博士研究生。

CRISPR-Cas系统是古菌和细菌抵抗病毒等外源遗传物质入侵的一种获得性免疫系统。该系统工作过程主要包括获得免疫记忆（原发或引发适应）、CRISPR RNA转录与加工和DNA/RNA干涉三个步骤。我校农业微生物学国家重点实验室所属的发酵工程与古菌分子生物学研究团队一直致力于研究该系统的工作机制。该团队2015年曾在《核酸研究》杂志上发表冰岛硫化叶菌编码的Csa3a调控蛋白通过激活获得免疫记忆的cas基因从而介导CRISPR-Cas系统原发适应的研究成果。然而CRISPR原发适应与CRISPR转录加工及DNA损伤修复系统的关联尚不清楚。

此次研究成果表明CRISPR-Cas系统会大量积累来源于自身基因组和外源入侵质粒DNA的免疫记忆片段，即利用负筛选的模式区分自己和异己DNA。同时，研究人员通过比较转录组和蛋白质组数据发现Csa3a蛋白不仅能激活获得免疫记忆的cas基因操纵子，还能激活CRISPRRNA转录以及DNA双链断裂修复系统的解旋酶、核酸酶和DNA聚合酶的表达。该团队通过体外实验鉴定了Csa3a蛋白是依赖特异性地结合在上述基因启动子上游序列从而激活其表达。该成果表明CRISPR-Cas系统获得免疫记忆片段过程需要CRISPR-Cas系统和DNA双链断裂修复系统协作完成，也揭示了Csa3a转录因子作为一个全局性调控蛋白精密地调控冰岛硫化叶菌CRISPR-Cas系统和DNA损伤修复系统，从而达到在CRISPR阵列上获得对病毒等外源遗传物质的免疫记忆。该工作对阐明CRISPR-Cas系统的调控机制具有重要意义。

论文在线网址：

https://academic.oup.com/nar/article/3964621

审核人：彭楠

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