Nature：CRISPR系統的新功能
日期：2013-04-15 10:02:34
CRISPR（規律成簇的間隔短回文重復）是細菌用來抵御病毒的一個基因系統，該系統在基因工程領域的應用潛力巨大，由此吸引了許多科學家的注意。而Emory大學的研究人員發現，這一系統還能幫助細菌躲避哺乳動物的免疫系統，文章于四月十四日發表在Nature雜志上。
乳品行業的研究者們，希望能夠阻止噬菌體和病毒對奶酪/酸奶生產的影響，他們在研究中發現了作為細菌免疫系統的CRISPR。細菌能夠將噬菌體的DNA片段整合到CRISPR區域，并利用這一信息抵御噬菌體的入侵。
現在，Emory大學醫學院和Emory疫苗中心的科學家們發現，細菌Francisella novicida的傳染力依賴CRISPR系統。這種細菌是Tularemia致病菌和腦膜炎致病菌的近親。研究人員發現，F. novicida在哺乳動物細胞內生長時，會通過CRISPR系統關閉自身的一個基因，以避免被宿主免疫系統發現并摧毀。他們認為，抑制CRISPR系統能夠使細菌在免疫系統面前顯形，這一發現有望加速相關疫苗的研發。
F. novicida主要感染嚙齒類，極少感染人類。這種細菌往往被用作研究F. tularensis的模型，而F. tularensis是潛在的生物武器。研究人員分離了CRISPR系統存在缺陷的F. novicida菌株，發現CRISPR系統中的一個蛋白對其毒力有重要影響。“該突變對細菌的影響很大，”Emory大學醫學院的助理教授David Weiss說。“野生型F. novicida會殺死小鼠，而突變型過幾天就被機體清除?！?/SPAN>
研究顯示，在細菌感染哺乳動物細胞時，需要一個CRISPR基因關閉脂蛋白的合成，脂蛋白是細菌細胞膜的組成成分。如果將宿主的免疫細胞比作大海中的鯊魚，那么對于它們來說，細菌脂蛋白就如同海水里的血一般充滿著吸引力。因此，為了不被免疫系統發現，細菌就必須關閉脂蛋白的生產。文章的第一作者Tim Sampson與Weiss一同解析了CRISPR系統關閉脂蛋白合成的機制。細菌的CRISPR系統包括蛋白編碼基因，和重復的噬菌體DNA片段。這些重復片段所生成的RNA，會引導Cas9酶對噬菌體DNA進行切割。
研究人員發現，F. novicida的CRISPR系統還會生成一種RNA，引導Cas9對脂蛋白基因進行調節。Weiss指出，Cas9調節系統使F. novicida能夠在適當的時候有效下調脂蛋白。“除了切割噬菌體基因以外，Cas9還能夠調節細菌基因，這是一項新發現，”Sampson說。
研究人員又與Emory大學的助理教授Yih-Ling Tzeng合作，對Cas9缺陷型腦膜炎奈瑟菌（Neisseria meningitidis）進行研究，這種細菌會感染人體引發腦膜炎。研究顯示，Cas9的缺陷影響了這種細菌的入侵和復制能力，說明在其他細菌中Cas9和CRISPR也與感染能力有關。
“具有Cas9的細菌大多是致病菌或是人體內的常見菌，”Sampson說?！拔覀兿嘈?，在其他細菌與宿主的相互作用中，Cas9和CRISPR系統也具有類似功能?！?/SPAN>
上一篇： Nature技術焦點：更好的細胞培養
下一篇： PNAS：新表面標志分離超純干細胞
