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科學(xué)家揭示細(xì)菌對(duì)外源DNA的適應(yīng)性免疫響應(yīng)機(jī)制

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科學(xué)家揭示細(xì)菌對(duì)外源DNA的適應(yīng)性免疫響應(yīng)機(jī)制

摘要: 　　近期，中國(guó)科學(xué)院生物物理學(xué)習(xí)所高璞課題組與美國(guó)Sloan學(xué)習(xí)所Patel課題組合作，揭示了兩類新型CRISPR-Cas系統(tǒng)（Type V-A Cpf1及Type V-B C2c1）響應(yīng)外源DNA的作用機(jī)制，相關(guān)學(xué)習(xí)論文分別發(fā)表于2016年8月的細(xì)胞學(xué) ...

　　近期，中國(guó)科學(xué)院生物物理學(xué)習(xí)所高璞課題組與美國(guó)Sloan學(xué)習(xí)所Patel課題組合作，揭示了兩類新型CRISPR-Cas系統(tǒng)（Type V-A Cpf1及Type V-B C2c1）響應(yīng)外源DNA的作用機(jī)制，相關(guān)學(xué)習(xí)論文分別發(fā)表于2016年8月的細(xì)胞學(xué)習(xí)（Cell Research）雜志和12月15日的細(xì)胞（Cell）雜志。
　　對(duì)外源DNA的免疫識(shí)別及應(yīng)答，是細(xì)胞感知和抵御病原感染的重要手段。這一免疫應(yīng)答過(guò)程廣泛存在于從低等原核生物到高等哺乳動(dòng)物當(dāng)中。高等動(dòng)物的天然免疫系統(tǒng)包含多種DNA模式識(shí)別受體，用于對(duì)外源侵染DNA的識(shí)別。而細(xì)菌響應(yīng)噬菌體或質(zhì)粒DNA則主要依賴于兩套系統(tǒng)：“Restriction-Modification（R-M）系統(tǒng)”及“CRISPR-Cas系統(tǒng)”。高璞以往的學(xué)習(xí)主要是圍繞外源DNA免疫識(shí)別這一科學(xué)問(wèn)題，在博士與博士后期間分別參與了細(xì)菌R-M系統(tǒng)及哺乳動(dòng)物胞質(zhì)DNA響應(yīng)通路等工作。相關(guān)學(xué)習(xí)已發(fā)表多篇學(xué)習(xí)論文，所申請(qǐng)的兩項(xiàng)國(guó)際專利已經(jīng)轉(zhuǎn)讓于Aduro和Novartis公司，開(kāi)發(fā)的相關(guān)藥物正在進(jìn)行一期臨床實(shí)驗(yàn)。
　　本文介紹的這兩項(xiàng)工作，分別針對(duì)近期剛剛鑒定的兩個(gè)“細(xì)菌的適應(yīng)性免疫系統(tǒng)”：CRISPR-Cpf1系統(tǒng)及CRISPR-C2c1系統(tǒng)，具體如下：
　　1. 對(duì)于Cpf1系統(tǒng)，高璞課題組與其合作者解析了Cpf1-crRNA-DNA三元復(fù)合物，并詳細(xì)分析了target DNA結(jié)合前后的構(gòu)象變化，提出了有別于Cas9的DNA識(shí)別機(jī)制�；诮Y(jié)構(gòu)的分析，他們推測(cè)Cpf1系統(tǒng)相較于Cas9可能具備更低的脫靶效應(yīng)。此項(xiàng)工作以Type V CRISPR-Cas Cpf1 endonuclease employs a unique mechanism for crRNA-mediated target DNA recognition 為題發(fā)表于Cell Research。其中高璞為文章的第一及共同通訊作者，生物物理所為第一通訊單位。
　　2. 對(duì)于C2c1系統(tǒng)，高璞課題組與其合作者首先解析了C2c1-sgRNA二元復(fù)合物及C2c1-sgRNA-DNA多種三元復(fù)合物結(jié)構(gòu)。通過(guò)結(jié)構(gòu)分析，揭示了C2c1不同于Cas9和Cpf1的獨(dú)特target DNA識(shí)別和切割方式。結(jié)合生化實(shí)驗(yàn)，首次明確了C2c1對(duì)雙鏈DNA的切割會(huì)產(chǎn)生7nt的粘性末端。這是目前所有用于基因組編輯的CRISPR-Cas系統(tǒng)所能產(chǎn)生的最長(zhǎng)粘性末端，將有希望提高切割后的連接效率。此項(xiàng)工作以PAM-Dependent Target DNA Recognition and Cleavage by C2c1 CRISPR-Cas Endonuclease 為題發(fā)表于Cell。高璞為文章的第二作者，生物物理所為第二單位。
　　以上兩項(xiàng)工作得到了中科院生物大分子科教融合卓越創(chuàng)新中心及生物物理所啟動(dòng)經(jīng)費(fèi)等支持。

　　圖：C2c1（A）及Cpf1（B）的結(jié)構(gòu)域組成及其與RNA和DNA的復(fù)合物結(jié)構(gòu)。
　　來(lái)源:生物物理學(xué)習(xí)所　　編輯:的CRISPR科學(xué)家揭示細(xì)菌對(duì)外源DNA的適應(yīng)性免疫響應(yīng)機(jī)制  |  責(zé)任編輯：蟲(chóng)子
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