Science： 新型CRISPR-Cas系统可切割病毒RNA

来自代尔夫特理工大学的研究人员发现了一种新的 CRISPR-Cas 系统，它可以切割 RNA。这项研究将于8月26日发表在《科学》杂志上，预计将为遗传研究和生物技术的新应用开发提供许多机会。

病毒免疫系统

正如冠状病毒能使人生病一样，也有许多病毒只针对细菌。在几十亿年的进化过程中，细菌已经发展出各种巧妙的免疫系统来抵御病毒感染。CRISPR-Cas就是这样一种免疫系统，在过去的10年中受到了广泛的关注。

Broons：“自2006年以来，我们一直试图了解CRISPR Cas系统，并且不断发现新的CRISPR Cas变体，可用于重要应用。例如，CRISPR-Cas9可以非常精确地编辑细胞中的DNA。这引发了一场真正的研究革命，例如研究遗传疾病（2020年诺贝尔化学奖、Doudna和Charpentier）。CRISPR-Cas系统也被证明是检测冠状病毒的著名PCR试验的有趣替代品。我们现在发现的CRISPR-Cas系统不适用于DNA，而适用于RNA，这提供了一系列新的可能性。”

特色

这篇文章的第一作者、候选人萨姆·范·贝尔茹博士（Sam van Beljouw）说：“这种CRISPR-Cas系统具有许多我们以前从未见过的独特生物学特性。例如，它由一个大蛋白组成，其中五个以上的小CRISPR-Cas蛋白的功能结合在一起。这种蛋白质在两个预先编程的位置切断入侵病毒的RNA，破坏RNA并给病毒第一次打击。此外，这种蛋白质与通常参与人类细胞死亡的蛋白质非常相似。这可能意味着，当仅仅破坏病毒RNA不足以提供保护时，细菌就开始自杀。”

第二次打击：细菌自杀

虽然在单细胞细菌中自杀听起来很矛盾，但它仍然对细菌有很大的好处。Van Beljouw：“病毒需要一个活的细菌来繁殖并传播到周围的细菌。如果被感染的细菌自杀，它会阻止新病毒颗粒的产生。这可以保护被攻击细菌的兄弟姐妹。这种细菌可以说是为了更大的利益而牺牲自己。”

尽管仍需进行大量研究才能解开所有细节，但Broons预计他们的发现可以转化为有用的应用。”我们期望这种新的CRISPR蛋白可以用作切割RNA的分子精密剪刀。我们也看到了将CRISPR蛋白转化为一种开关的可能性，我们可以在真正需要的时候利用这种开关激活分子，例如一种生物活性化合物。

Sam P. B. van Beljouw et al, The gRAMP CRISPR-Cas effector is an RNA endonuclease complexed with a caspase-like peptidase, Science (2021). DOI: 10.1126/science.abk2718

Type III CRISPR-Cas immunity is widespread in prokaryotes and is generally mediated by multi-subunit effector complexes. These complexes recognize complementary viral transcripts and can activate ancillary immune proteins. Here, we describe a type III-E effector from Candidatus “Scalindua brodae”, called Sb-gRAMP, which is natively encoded by a single gene with several type III domains fused together. This effector uses CRISPR RNA to guide target RNA recognition and cleaves single-stranded RNA at two defined positions six nucleotides apart. Intriguingly, the Sb-gRAMP physically combines with the caspase-like TPR-CHAT peptidase to form the Craspase (CRISPR-guided Caspase) complex, pointing at a potential mechanism of target RNA-induced protease activity to gain viral immunity.

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