中國科學家揭示III型CRISPRCas系統免疫機制

　　11月29日，《細胞》雜志在線發表了中國科學院生物物理研究所王艷麗課題組和章新政課題組合作的研究成果。研究人員系統地闡述了III型CRISPR-Cas系統抵御外源核酸的分子機制。

　　CRISPR-Cas系統是一種由RNA介導的獲得性免疫系統，在原核生物中廣泛存在。在此之前，科學家們已經系統研究過I型、II型、V型和VI型CRISPR-Cas系統。而對最古老、最復雜的III型CRISPR-Cas系統，人類的了解還相對欠缺。因而，這項新成果是CRISPR-Cas系統抗病毒機理的又一重大突破。

　　王艷麗向《中國科學報》記者介紹，III型CRISPR-Cas系統中的A亞型具有一個名為Csm的效應復合物。這一效應復合物的組裝方式、識別“自我”與“非我”DNA，以及激活Csm1的DNA酶和腺苷酸環化酶的活性等分子機理，目前仍不清楚。

　　研究人員報道了嗜熱鏈球菌（Streptococcus thermophilus）III-A型效應復合物Csm的高分辨率晶體結構，以及Csm與不同類型的目的RNA及ATP的七種不同底物結合狀態的、近原子分辨率的冷凍電鏡結構。

　　他們發現Csm復合物的組成將隨著crRNA的長度變化而發生變化，但是5種Csm蛋白的組成一直遵循Csm112n3n+14151的規律。該研究選取了3’互補以及非互補的目的RNA，發現目的RNA與crRNA在（-2）-（-5）位是否互補配對是激活Csm1 切割ssDNA以及合成環狀寡聚腺苷酸（cOA）的關鍵因素。而且，研究發現3’非互補的目的RNA的結合導致Csm1局部區域的構象變化，從而通過別構效應激活Csm1的DNA酶和腺苷酸環化酶的活性。

　　“我們的研究成果有望為開發III型CRISPR系統作為應用工具提供重要的理論基礎。”王艷麗說。