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      科學(xué)家發(fā)現(xiàn)Cas4蛋白質(zhì)在CRISPR-Cas防御系統(tǒng)的函數(shù)
      
			
      
				2018-12-07 14:34:09
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      越來越多的世界各地的研究人員利用一種細(xì)菌的防御機(jī)制被稱為CRISPR-Cas9手術(shù)作為一種工具來編輯在活細(xì)胞的DNA。這項(xiàng)新技術(shù)使基因編輯更容易和更精確。但是這些系統(tǒng)在自然界中的作用仍不完全清楚。代爾夫特科技大學(xué)的研究人員已經(jīng)確定的角色的一個(gè)蛋白質(zhì)參與許多CRISPR系統(tǒng),即Cas4。事實(shí)證明,這種蛋白質(zhì)有助于形成入侵病毒的記憶元素,使細(xì)菌細(xì)胞免受病毒感染。病毒的記憶得到Cas4幫助細(xì)胞找到并摧毀入侵病毒生存足夠快。發(fā)現(xiàn)是另一個(gè)重要一步CRISPR系統(tǒng)的一個(gè)完整的理解。
      

      科學(xué)家發(fā)現(xiàn)Cas4蛋白質(zhì)在CRISPR-Cas防御系統(tǒng)的函數(shù)
      

      肉眼看是不可能的,但病毒和細(xì)菌在彼此戰(zhàn)爭。每一天,細(xì)小病毒樣顆粒稱為噬菌體殺死約三分之一的細(xì)菌在地球的海洋。“這種病毒注入他們的DNA或RNA細(xì)菌細(xì)胞,試圖控制它,”斯坦博朗的代爾夫特科技大學(xué)的博士解釋道。“如果這個(gè)劫機(jī)成功,這種病毒能夠使用細(xì)菌作為小工廠生產(chǎn)的副本本身。”
      

      遺傳記憶
      

      對(duì)抗病毒,生物進(jìn)化賦予細(xì)菌與CRISPR-Cas9等防御機(jī)制,它有能力減少病毒DNA,從而中和威脅。不過,在此之前可能發(fā)生細(xì)菌需要有一個(gè)基因內(nèi)存的病毒。它必須認(rèn)識(shí)到病毒威脅。
      

      等記憶形成一種細(xì)菌抓住病毒的DNA片段,并將其插入到自己的遺傳密碼。如果相同類型的病毒攻擊細(xì)菌,減少蛋白質(zhì)的細(xì)胞識(shí)別入侵者如Cas9。使用病毒的rna副本片段作為一種“小抄”,蛋白質(zhì)開始打獵,破壞病毒,使細(xì)菌的安全。
      

      病毒DNA片段
      

      科學(xué)家們已經(jīng)知道,這幾個(gè)蛋白質(zhì)參與每個(gè)CRISPR系統(tǒng)。然而,直到現(xiàn)在,蛋白質(zhì)的作用稱為Cas4一直不清楚。“我們知道它必須是重要的,但是,因?yàn)檫@種蛋白質(zhì)存在于大多數(shù)CRISPR系統(tǒng),”塞巴斯蒂安Kieper博士生說,項(xiàng)目負(fù)責(zé)人克里斯托瓦爾Almendros。
      

      為了找出Cas4確實(shí),科學(xué)家們介紹了Cas4基因在大腸桿菌細(xì)胞中含有的主要記憶形成CRISPR機(jī)械。在其他細(xì)胞,他們沒有介紹這個(gè)基因。broun說:“我們發(fā)現(xiàn)這種細(xì)菌仍然形成的記憶沒有Cas4入侵者,但那些記憶沒有提供保護(hù)。”換句話說,只有當(dāng)Cas4在場,入侵的DNA片段插入到基因組的細(xì)菌實(shí)際上賦予病毒抵抗細(xì)菌細(xì)胞。
      

      記憶功能
      

      進(jìn)一步的研究揭示了細(xì)菌的原因不能使用沒有使用Cas4記憶形成。這與PAMs(Protospacer相鄰的圖案),短DNA序列組成的一個(gè)小的堿基對(duì)數(shù)量作為識(shí)別Cas9等蛋白質(zhì)。“任何人做基因組編輯Cas9就知道選擇一個(gè)PAM對(duì)實(shí)驗(yàn)的成功至關(guān)重要,“broun說。
      

      細(xì)菌面臨同樣的問題。“當(dāng)選擇一段DNA插入細(xì)菌基因組作為記憶,CRISPR系統(tǒng)需要選擇一個(gè)序列,兩側(cè)是帕姆,“博朗解釋道。“中科院蛋白質(zhì)將使用PAM序列來找到自己的目標(biāo)。它不會(huì)目標(biāo)DNA序列不陪同下PAM。”也因此,PAMs作為保障,防止Cas蛋白質(zhì)減少細(xì)菌的DNA。
      

      Cas4的角色是確保只有序列兩側(cè)PAM插入細(xì)菌的DNA。這導(dǎo)致功能記憶時(shí)可以使用病毒再次試圖攻擊細(xì)菌.
      

      研究人員目前正在研究這一過程是如何工作的,以及如何可以利用這一發(fā)現(xiàn)。也許可以引入以外的生物適應(yīng)性免疫微生物自然不具備CRISPR防御系統(tǒng)。
      
			

			
        
      
			
      
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