时间:2023-06-29 00:34 / 来源:未知
汇编neg由 Cas4 内切酶进行 PAM 序列的选择和加工CI RISPR-Cas 是细菌和古菌的免疫防御编制。2012 年 6 月 28 日，、 等人正在 Science 期刊揭晓论文，揭示了 CRISPR-Cas9 的仔细效力机制，并指出了其举动基因组编辑东西的潜力。
从此，正在、、、等人的促进下，CRISPR 基因编辑时间急速兴盛，成为最简略高效的基因编辑东西，正在基因效用磋商、药物靶点筛选、遗传疾病调养、癌症磋商、作物育种等范畴赢得了打破性功效。但咱们对待自然 CRISPR 编制的少许生物学进程的认知仍相当有限。
2023 年 6 月 14 日，CRISPR 基因编辑前驱、诺奖得主、加州大学伯克利分校的 传授团队正在 Nature 期刊揭晓了题为： 的磋商论文。
该磋商映现了 I-E 型 CRISPR 编制奈何运用一个宿主内自然存正在的 DnaQ 样外切酶（DEDDh）和 Cas1-Cas2 的复合物（修剪-整合酶），来选取和加工原间隔附近基序（PAM），从而杀青 CRISPR RNA 的逮捕、修剪和整合。
该磋商揭示了一种外切酶辅助 PAM 序列加工的新机制，注明了 CRISPR 编制进化超群种机制，以确保入侵遗传原件（比方噬菌体）的健壮适宜性免疫，并同时避免本身免疫。
归根结底，CRISPR 基因编辑时间源自原核生物的 CRISPR-Cas 适宜性免疫编制，闭键由 Cas 效应卵白和 CRISPR 阵列构成。CRISPR 序排阵列由短反复序列和大约 30 bp 的外源 DNA 衍生间隔序列（spacer）构成，该序列转录和加工产天生熟的 CRISPR RNA（又称 gRNA，导游 RNA），开导 Cas 卵白识别外源 DNA（比方噬菌体的 DNA），从而维护宿主细胞免受侵袭。
正在 DNA 靶向的 CRISPR 编制中，比方 Cas9 和 Cas12，还须要识别一段 2-5bp 的 PAM 基序，这是区别自我和非自我并避免本身免疫的环节组分。协同选取和去除 PAM 确保 Cas 效应卵白只针对真正的入侵 DNA，而不是宿主 CRISPR 阵列。
由此可睹，PAM 的选取和去除正在支柱原核生物的适宜性免疫和基因组完好性方面起着相当环节的效力。值得提神的是，正在蕴涵 II-B 型、局限 V 型和 I-A、I-B、I-C、I-D 和 I-G 型正在内的 CRISPR 编制中，由 Cas4 内切酶实行 PAM 序列的选取和加工。
然而，大约 40% 的 CRISPR 亚型缺乏 Cas4。正在缺乏 Cas4 的编制中，比方平常实行室大肠杆菌 K12 菌株的 I-E 型编制，Cas1 蕴涵一个 PAM 勾结袋，被以为插足了原间隔序列前体（prespacer）的选取。可惜的是，目前对待 Cas1 是否以与 Cas4 肖似的格式切割 PAM，照旧依赖宿主核酸酶来达成这一效用尚不知晓。
比来的体外磋商涌现宿主外切酶正在原间隔序列前体修剪中有技能助助 Cas1-Cas2。独立的外切酶，比方 DnaQ 样外切酶 DEDDh，是普遍存正在于每种 CRISPR-Cas 类型中的辅助因素。另外，I-E 型编制含有自然的 Cas2/DEDDh 外切酶调和，进一步解说外切酶与 CRISPR 整合酶之间存正在效用干系。这些编制为磋商宿主外切酶和 CRISPR 整合酶之间的谐和供应了一个模子。
▲图｜CRISPR 编制中邦间隔序列前体（prespacer）的选取和整合
磋商团队涌现，Cas1-Cas2/DEDDh 正在原间隔序列前体统治和整合的第一步中保存了 PAM，但正在达成整合之前会将 PAM 序列删除。蓄意思的，是 DEDDh 的活性位点，而不是 Cas1，刻意最初的 CRISPR RNA 3 overhang 修剪和 PAM 去除。
这一机制分歧于 Cas4 的内切机制，解说宿主外切酶正在 PAM 加工中发扬分歧的效力。整合酶通过一种法则开导的、门控机制来调度 DEDDh 外切酶的活性，该机制谐和统治并界说整合 DNA 的长度。
磋商团队还通过冷冻电镜时间重筑了 Cas1-Cas2 /DEDDh 与原间隔序列勾结的构造，显示了 Cas1-Cas2 奈何识别该序列并维护其免受 DEDDh 介导的修剪。半整合构造的构象理会解说，一朝锚定到 CRISPR 阵列中，DNA 弯曲会进入 Cas1 的 C 端区域，这反过来泄露了 PAM 并将其去除，从而杀青完整整合。
总而言之，这项磋商结果阐清晰一种宿主外切酶辅助 PAM 加工的机制，并注明 CRISPR 编制进化超群种机制，以确保对入侵遗传原件（比方噬菌体 DNA）的健壮适宜性免疫并同时避免本身免疫。
