研究人員發(fā)現(xiàn)CRISPR蛋白質(zhì)如何找到它們的靶標
加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的研究人員發(fā)現(xiàn)了Cas1-Cas2是一種蛋白質(zhì)，它負責(zé)CRISPR免疫系統(tǒng)在細菌中適應(yīng)新病毒感染的能力，它可以識別基因組中插入病毒DNA的位點，這樣它們就可以了以后認出來并發(fā)動攻擊。這些蛋白質(zhì)最近用于編碼細菌基因組CRISPR區(qū)域的電影，依賴于CRISPR DNA的獨特靈活性將其識別為應(yīng)插入病毒DNA的位點，確保先前病毒感染的 “記憶” 正確存儲。
該文件，這將在網(wǎng)上公布7月20日在科學(xué)的詹妮弗·杜德納和她的研究小組，用電子顯微鏡和X射線晶體學(xué)，在先進光源在勞倫斯伯克利國家實驗室，斯坦福線性加速器中心，以及霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所進行加州大學(xué)伯克利分校的電子顯微鏡設(shè)備，用于捕獲Cas1-Cas2的結(jié)構(gòu)，將病毒DNA插入CRISPR區(qū)域。
結(jié)構(gòu)顯示第三種蛋白質(zhì) IHF在插入位點附近結(jié)合并將DNA彎曲成U形，允許Cas1-Cas2同時結(jié)合DNA的兩個部分。主要作者，研究生Addison Wright和博士后劉俊杰，以及共同作者Gavin Knott，Kevin Doxzen和Eva Nogales，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)要求靶DNA彎曲并部分解開，這種情況只發(fā)生在適當?shù)哪繕恕?/p>
CRISPR系統(tǒng)是一種細菌免疫系統(tǒng)，可以使細菌適應(yīng)并抵御感染它們的病毒。CRISPR代表聚集的規(guī)則間隔短回文重復(fù)序列，指DNA的獨特區(qū)域，其中存儲病毒DNA片段以供將來參考，允許細胞識別任何試圖重新感染的病毒。病毒DNA與“短回文重復(fù)”交替，其作為識別信號以指導(dǎo)Cas1-Cas2添加新的病毒序列。
Casle-Cas2對這些重復(fù)序列的特異性識別限制了病毒DNA與CRISPR陣列的整合，使其可用于免疫并避免將病毒DNA插入錯誤位置的潛在致命影響，Wright說。
雖然許多DNA結(jié)合蛋白直接“讀出”其識別序列的核苷酸，但Cas1-Cas2通過更間接的方式識別CRISPR重復(fù)：其形狀和靈活性。除了編碼蛋白質(zhì)外，一段DNA的核苷酸序列也決定了分子的物理特性，一些序列充當柔性鉸鏈，另一些序列形成剛性桿。CRISPR重復(fù)序列允許其以恰當?shù)姆绞綇澢蛷澢员籆as1-Cas2結(jié)合，允許蛋白質(zhì)通過形狀識別其靶標。
來自哈佛大學(xué)喬治教堂實驗室的研究表明，Cas1-Cas2的信息存儲功能可以用于錄制電影的幀而不是病毒序列，也可以用于記錄其他類型的信息。
Cas1-Cas2如何識別其靶標的發(fā)現(xiàn)為蛋白質(zhì)本身的修飾打開了大門。通過調(diào)整蛋白質(zhì)，研究人員可能能夠?qū)⑺鼈冎囟ㄏ虻紺RISPR重復(fù)序列以外的序列，并將其應(yīng)用擴展到?jīng)]有自身CRISPR基因座的生物體中。
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