近日，天津醫(yī)科大學基礎醫(yī)學院張恒團隊與中國科學院武漢病毒研究所鄧增欽團隊合作在學術期刊Nature發(fā)表了題為“Structural basis for the activity of the type VII CRISPR-Cas system”的研究論文。該工作證實VII型CRISPR-Cas系統(tǒng)能夠特異性識別細胞內轉錄本并靶向敲低基因表達，能夠幫助宿主菌抵抗噬菌體的感染，是具有適應性免疫功能的CRISPR系統(tǒng)；進一步解析了該系統(tǒng)組裝、識別和切割底物RNA的結構基礎。

CRISPR-Cas是廣泛存在于細菌和古菌中的抵抗病毒入侵的適應性免疫系統(tǒng)。目前，對I-VI型CRISPR-Cas系統(tǒng)的功能和機制研究比較深入。然而，對于近期發(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，并進一步探究其應用于基因編輯的可能性，合作團隊對VII型系統(tǒng)復合體進行了生化表征及結構解析。該研究有以下主要發(fā)現(xiàn)：1.?VII型系統(tǒng)復合體由7個Cas7蛋白、1個Cas5蛋白、4個Cas14蛋白以及crRNA和底物RNA構成；2.?VII型系統(tǒng)通過一種獨特的核酸酶Cas14四聚體特異性切割底物RNA；3.?底物靶序列兩側的序列 (protospacer flanking sequence ，PFS) 的存在往往限制了CRISPR工具對靶點的選擇性，VII型系統(tǒng)的3’-PFS對底物切割無影響，而5’-PFS則可以通過增加VII系統(tǒng)復合體中Cas14的結合位點影響對RNA底物的切割。綜上，該研究首次對VII型CRISPR-Cas系統(tǒng)的功能進行了表征，深入闡明了這一系統(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操控工具的設計與開發(fā)奠定了基礎。

VII型CRISPR-Cas系統(tǒng)的工作機理

天津醫(yī)科大學張恒教授和武漢病毒所鄧增欽研究員為論文共同通訊作者。天津醫(yī)科大學基礎醫(yī)學院楊潔博士、研究生李徐梓超、何秋秋、王梟燊、王童謠和武漢病毒所研究生唐晶晶為該論文的共同第一作者。該研究得到了國家自然科學基金、天津市科委基礎研究項目和中國科學院院級人才項目的支持。

文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-024-07815-0