其它细菌的一些致病也需要CRISPR系统发挥作用

众所周知,CRISPR系统被细菌和古细菌用来防御外来的核酸,人们利用这一机制,从而可以定制化的修饰基因组,然而在自然界中,CRISPR除了被细菌用来进攻外源DNA/RNA之外,是否有可能靶向自身的序列?如果可以,那么为什么要靶向自身?

对于致病菌含有的CRISPR系统,是否有可能参与到相应的致病过程中那?

今天我们一同来走进最新一期Cell
research的文章,剪不清理还乱的四川大学华西医院、西南医科大学和第三军医大学的科学家们与国际合作者通力合作诠释Type
I CRISPR系统在哺乳动物宿主免疫上的新机制。

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前人的工作发现,在F.novicida菌中,细菌利用FnCas9靶向被称为BLP的自身蛋白的mRNA,从而降低BLP被人的toll-like
receptor受体识别,从而产生细菌毒力。不仅如此,其它细菌的一些致病也需要CRISPR系统发挥作用。

除了在type2中的Cas9,type1中的CRISPR系统也被认为可能靶向自身蛋白,从而导致细菌的致病。然而目前对于Type1中的CRISPR系统与哺乳动物之间的免疫防御关系仍然不是很清楚。

P.aeruginosa是一种常见的机会致病菌,目前常被用来研究疾病的PAO1菌中缺乏了CRISPR系统,而毒力更大的菌PA14则含有CRISPR系统,科学家们猜想PA菌中的CRISPR系统可能参与相应的免疫对抗机制。

首先科学家们发现CRISPR系统中含有靶向LasR的序列,而LasR基因调控三类型的分泌系统,这个与致病息息相关。

那么CRISPR系统是靶向LasR的DNA吗?

科学家们转化相应的质粒,并未发现有什么明显的区别,然而去发现mRNA表达水平差异很大,这提示我们有可能CRISPR系统是靶向RNA。

更进一步科学家们进一步不断的突变不同的Cas蛋白,发现Cas3和抑制作用息息相关。同时科学家们进行了体外试验进行了验证。

通过逐个点突变,科学家们发现8bp就可以实现切割,但是如果含有点突变则无法切割。

同样,基于对Cas3蛋白序列的分析,科学家们对结构域进行了注释,同时对关键残基进行突变,发现HDdomain
和DExDhdomain突变后,无法实现切割。

为了进一步研究PA14中的Cas系统对于宿主免疫反应的影响,科学家们进行了相应的小鼠实验。

通过接种不同的含有Cas系统突变与野生型的细菌,科学家们发现,敲除了LasR基因的细菌毒理作用有了降低。

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总体来看,科学家们发现了CRISPR系统在感染免疫中的新机制,这为人们进一步利用CRISPR系统提供了崭新的思路!

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