在一項新的研究中，來自丹麥哥本哈根大學、中國山東大學和華中農業大學的研究人員利用先進的低溫電鏡（CryoEM）技術成功地可視化觀察最大最複雜的CRISPR-Cas系統的三維結構。他們認為這種系統可能在生物醫學和生物技術方面有潛在的應用。相關研究結果於2020年7月29日在線發表在Molecular Cell期刊上，論文標題為“Structures of the Cmr-β Complex Reveal the Regulation of the Immunity Mechanism of Type III-B CRISPR-Cas”。
CRISPR-Cas技術可用於編輯基因，並在其首次問世時給科學界帶來了革命性的變化。CRISPR-Cas9可能是最著名的CRISPR-Cas系統，也是俗稱的“基因剪刀”。
CRISPR-Cas9只是眾多CRISPR-Cas系統中的一種。如今，在這項新的研究中，這些研究人員解析出並分析了迄今為止發現的最複雜的CRISPR-Cas系統的原子結構。
論文共同通訊作者、哥本哈根大學諾和諾德基金會蛋白研究中心的Guillermo Montoya教授說道，“我們解析出迄今為止所看到的最大、最複雜的CRISPR-Cas複合物的三維結構。我們如今瞭解了這種系統是如何在分子水平上發揮作用的。”這些研究人員研究了一種稱為Cmr-β的複合物，它屬於所謂的III-B型CRISPR-Cas複合物的一個亞組。
對抗噬菌體
CRISPR-Cas是一種存在於細菌等有機體內的系統，它參與了細菌的免疫系統。在細菌中，它在不斷對抗入侵的噬菌體（一種攻擊細菌的病毒）中發揮了至關重要的作用。
在這項新的研究中，這些研究人員對Cmr-β在免疫系統中的作用進行了研究，並深入探討了它對抗噬菌體的免疫反應背後的機制，以及它是如何被調節的。
論文共同第一作者、哥本哈根大學諾和諾德基金會蛋白研究中心博士後研究員Nicholas Heelund Sofos說，“我們的研究結果突出了III型CRISPR-Cas複合物的多樣化防禦策略。我們還發現了一個名為Cmr7的獨特亞基，它似乎控制了這種複合物的活性，我們進一步認為它可能會抵禦潛在的病毒抗CRISPR蛋白。”
潛在的應用
這些研究人員在這項新研究中探究的Cmr-β系統可以移除單鏈RNA和DNA等，不過它很難像CRISPR-Cas9那樣用於基因編輯，這是它太大，也太複雜。但是在未來，它可能仍然是瞭解細菌免疫反應的關鍵，它可能在對抗抗生素耐藥性方面有一定的用途。
Montoya說道，“這種複合物在細菌和噬菌體之間的鬥爭中發揮著重要作用。抗生素耐藥性可來自於這種類型的鬥爭。因此，我們的研究結果可能為對抗抗生素耐藥性提供了重要知識。這種複合物也可能具有治療潛力。在未來，我們可能會將它用於診斷或我們可能還沒有觀察到的健康問題。如今，我們的目標是尋找這個系統的應用。”
參考資料：
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
