RNA 结构模拟抑制 CRISPR-Cas13:解锁病毒免疫逃逸新机制

时间:2025年4月25日
来源:SCIENCE

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为解决噬菌体如何规避 CRISPR-Cas 免疫的问题,研究人员开展了关于 RNA 抗 CRISPR 因子(rAcrs)的研究。发现了 rAcrVIA1 可抑制 CRISPR-Cas13 系统,其结构与 crRNA 相似但序列差异大。该成果拓展了 rAcrs 多样性,揭示免疫拮抗新方式。

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CRISPR-Cas 系统能让细菌宿主获得抗病毒免疫力,它利用 RNA 引导的 Cas 核酸酶,介导对病毒 DNA 或 RNA 的序列特异性破坏。对此,病毒进化出了反防御机制,通常是一种叫做抗 CRISPR(anti - CRISPRs)的蛋白质,这种蛋白质能够抑制 Cas 蛋白的活性,从而帮助病毒突破细菌的免疫防线。还有一些病毒会产生 RNA 抗 CRISPR(RNA anti - CRISPRs,rAcrs),它们在序列上与 CRISPR RNA(crRNA)相似,但会导致 CRISPR 机制出现故障。Hayes 等人发现了一种能抑制靶向 RNA 的 CRISPR - Cas13 系统的 RNA 抑制系统。对与 Cas13 结合的 RNA 进行分析后发现,它与引导 RNA 的序列相似度很低,但却能通过模拟其结构来抑制 Cas13。
为了避开 CRISPR - Cas 免疫,噬菌体表达抗 CRISPR 因子,这些因子会抑制 Cas 蛋白的表达或活性。到目前为止,大多数已被描述的抗 CRISPR 因子是蛋白质,而最近发现的一种叫做 RNA 抗 CRISPR(rAcrs)的小 RNA,它与 CRISPR RNA(crRNA)有序列同源性,能够从相关的 Cas 核酸酶上取代 crRNA。在这项研究中,研究人员报告发现了 rAcrVIA1,这是一种由质粒编码的小 RNA,它能在其天然宿主 —— 无害李斯特菌(Listeria seeligeri)中抑制靶向 RNA 的 CRISPR - Cas13 系统。研究人员解析了 Cas13 与 rAcr 复合物的冷冻电镜结构,结果显示,尽管 rAcrVIA1 与 crRNA 的序列相似度极低,但它却采用了与 crRNA 几乎相同的折叠方式。总的来说,这些研究结果扩展了 RNA 抗 CRISPR(rAcrs)的多样性,揭示了通过 RNA 结构模拟进行免疫拮抗的一个实例。

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