molcell: crispr

来源：100医疗网原创2022-04-27 17:07

这些发现可能不仅有助于我们理解金黄色葡萄球菌如何抵抗噬菌体；它们还可能使我们更好地抵抗金黄色葡萄球菌，这种细菌因其对抗生素的耐药性而臭名昭著。

像大多数生物一样，细菌会被称为噬菌体的细菌病毒捕食——它们杀死入侵者的常见方式是简单地将它们切碎。一旦看到噬菌体，细菌可能会采取一系列策略，使用分子切割器(如CRISPR-Cas，也是一种流行的实验室工具的名称)来切割其基因组。

如今，在一项新的研究中，来自洛克菲勒大学的研究人员发现，细菌的各种防御策略并不能孤立地发挥作用：CRISPR-Cas系统与细菌的另一种突出的防御策略(称为限制性内切酶)之间发生了令人惊讶的合作。相关研究成果发表在《分子细胞》(Molecular Cell)杂志上，论文标题为《限制性内切酶对病毒DNA的清除激发II型crispr-cas免疫反应》。

论文作者、洛克菲勒大学教授、霍华德休斯医学研究所研究员卢西亚诺马拉非尼(Luciano Marraffini)表示，许多科学家在研究中使用了其中的一两个系统，但我们不知道它们在细菌中的联系程度。

这些结果表明，虽然限制酶被用作第一道防线，但它们也为CRISPR-Cas准备了材料，以准确地靶向入侵的噬菌体病毒。马拉菲尼说，这种机制让人想起我们自己的多管齐下的免疫反应。它包括一个临时的第一道防线，然后激活第二道更强的适应性反应。

多级保护

限制酶可以切割短的DNA序列，所以当噬菌体入侵细菌细胞时，细菌会使用它们。作为一个更复杂的系统，CRISPR-Cas随后介入。当限制酶像割草机一样粗略地切割噬菌体DNA时，CRISPR-Cas就像勤奋的园丁使用的剃刀一样锋利。它通过将噬菌体入侵者与特定基因序列的指导RNA(gRNA)整齐地对齐，以完美的准确性切割入侵者。

图片来自分子细胞，2022，doi :10.1016/j . mol cel . 2022 . 01 . 012。

这两种类型的细菌防御系统通常由生物学家使用，他们的日常工作涉及操纵DNA -出于各种目的-如基因测序，使分子发出荧光或用修改的基因组建造动物。20世纪70年代，科学家利用限制性酶开发了一种叫做重组DNA的新工具，使克隆和研究单个基因成为可能。十年前，基于CRISPR-Cas的技术为科学家提供了在活细胞和生物体中编辑基因组的手段，从而彻底改变了生物科学。

马拉非尼实验室的研究生Pascal Maguin发现，在研究金黄色葡萄球菌时，这种细菌的两种噬菌体切割策略一起使用比单独使用效果更好。当金黄色葡萄球菌只受到限制酶的保护时，它们的防御是短暂的，因为一些噬菌体最终会开始保护它们的DNA，经过一段时间后，金黄色葡萄球菌在培养皿中的生长就会开始减少。但是，如果金黄色葡萄球菌有机会使用这两种防御系统，它们会很快恢复。

Maguin和他的同事发现了这两个系统如何协同工作——之前被限制酶切割的片段帮助CRISPR-Cas系统产生找到噬菌体并终止它所需的gRNA。

马拉菲尼说这有点像疫苗接种。限制性内切酶切割噬菌体DNA的小片段，然后CRISPR-Cas系统会利用这些小片段开始适应性反应。

这些发现可能不仅有助于我们理解金黄色葡萄球菌如何抵抗噬菌体；它们还可能使我们更好地抵抗金黄色葡萄球菌，这种细菌因其对金黄色葡萄球菌的耐药性而臭名昭著。去年，马拉非尼团队发现这种细菌不仅利用其CRISPR-Cas系统抵抗噬菌体，而且还产生了多药耐药性。对该系统的更好理解将有一天允许科学家用药物操纵它，以对抗对其他治疗没有反应的金黄色葡萄球菌感染。(100yiyao.com)

参考资料：

帕斯卡尔马金等人。分子细胞，2022，doi :10.1016/j . mol cel . 2022 . 01 . 012

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