近日，中國科學院武漢病毒研究所鄧增欽團隊與天津醫(yī)科大學基礎(chǔ)醫(yī)學院張恒團隊合作，在《自然》（Nature）上發(fā)表了題為Structural basis for the activity of the type VII CRISPR-Cas system的研究論文。該研究證實了VII型CRISPR-Cas系統(tǒng)能夠特異性識別細胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄本并靶向敲低基因表達，并能夠幫助宿主菌抵抗噬菌體的感染，是具有適應(yīng)性免疫功能的CRISPR系統(tǒng)。同時，該工作解析了這一系統(tǒng)組裝、識別和切割底物RNA的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

CRISPR-Cas是廣泛存在于細菌和古菌中的抵抗病毒入侵的適應(yīng)性免疫系統(tǒng)。目前，關(guān)于I-VI型CRISPR-Cas系統(tǒng)的功能和機制研究比較深入，而近期發(fā)現(xiàn)的VII型CRISPR-Cas系統(tǒng)的生物學功能和分子機理尚不清楚。

為闡明VII型系統(tǒng)切割底物RNA的分子機制并進一步探討其應(yīng)用于基因編輯的可能性，該團隊對VII型系統(tǒng)復(fù)合體進行了生化表征及結(jié)構(gòu)解析。研究發(fā)現(xiàn)：VII型系統(tǒng)復(fù)合體由7個Cas7蛋白、1個Cas5蛋白、4個Cas14蛋白以及crRNA和底物RNA構(gòu)成；VII型系統(tǒng)通過獨特的核酸酶Cas14四聚體特異性切割底物RNA；底物靶序列兩側(cè)的序列（PFS）限制了CRISPR工具對靶點的選擇性，而VII型系統(tǒng)的3-PFS對底物切割無影響，5-PFS可以通過增加VII系統(tǒng)復(fù)合體中Cas14的結(jié)合位點影響對RNA底物的切割。

該工作首次表征了VII型CRISPR-Cas系統(tǒng)的功能，闡明了這一系統(tǒng)獨特的組裝機制、底物RNA識別和切割模式，為基于VII型CRISPR-Cas系統(tǒng)的RNA操控工具的設(shè)計與開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

研究工作得到國家自然科學基金和中國科學院院級人才項目等的支持。

論文鏈接

VII型CRISPR-Cas系統(tǒng)的工作機理