CRISPR-Cas系統(tǒng)是自然界中強大的基因編輯工具，廣泛分布在細菌和古生菌中，可以有效抵御外源DNA入侵。作為反擊，病毒進化出anti-CRISPR蛋白（Acr），抑制CRISPR-Cas系統(tǒng)的活性。目前，科學家已發(fā)現(xiàn)近百種Acr蛋白。這些蛋白通過多樣化的機制發(fā)揮功能。

7月3日，中國科學院生物物理研究所王艷麗團隊與加拿大多倫多大學Alan Davidson團隊合作，在《自然》（Nature）上在線發(fā)表了題為An anti-CRISPR that pulls apart a CRISPR-Cas complex的研究論文，揭示了新型anti-CRISPR蛋白AcrIF25的獨特作用機制。這一機制通過解離I-F型CRISPR-Cas復合體（Csy復合體）的方式抑制CRISPR-Cas系統(tǒng)的活性。

研究發(fā)現(xiàn)，AcrIF25是能夠特異性抑制I-F型CRISPR-Cas系統(tǒng)（Csy復合體）的新型anti-CRISPR蛋白。在I-F型系統(tǒng)中，Csy復合體由crRNA和4種Cas蛋白組成，共同識別外源核酸。已知的Acr蛋白大多通過直接結(jié)合Csy復合體來抑制其功能，但AcrIF25展現(xiàn)出不同的作用方式。AcrIF25不直接結(jié)合完整的Csy復合體，而是特異性地結(jié)合并分離出其中的Cas7亞基，導致Csy復合體解體，從而阻斷CRISPR-Cas系統(tǒng)的正常功能。

該研究解析了AcrIF25以及Cas7:AcrIF25復合體的晶體結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)了AcrIF25通過其C端結(jié)構(gòu)域與Cas7形成廣泛相互作用，且覆蓋Cas7亞基之間及Cas7與crRNA的結(jié)合界面。因此，AcrIF25與Cas7結(jié)合能夠阻斷Cas7與相鄰Cas7亞基及crRNA相互作用，使得整個Csy復合體解體，實現(xiàn)了對Csy復合體的精準“拆除”。

研究顯示，AcrIF25在解離Cas7時無需依賴ATP水解提供的能量，這是首次發(fā)現(xiàn)無需額外能量供應即可解離大型蛋白核酸復合物的案例。該成果豐富了科學家對Acr蛋白作用機制的認知，為未來開發(fā)新型基因編輯工具提供了線索。

研究工作得到國家自然科學基金委員會、科學技術(shù)部、中國科學院和北京市科學技術(shù)委員會的資助，并獲得上海同步輻射光源的技術(shù)支持。

論文鏈接

AcrIF25解離Csy復合體的分子機制