合成生物催化剂工程摘译自:

https://www.nature.com/articles/s41564-021-00996-8 

CRISPRclustered regularly interspaced short palindromic repeats)基因座和 CRISPR 相关 (Cas) 蛋白为原核生物提供了针对入侵核酸的适应性免疫,而噬菌体进化出抵抗这种免疫的机制。如原噬菌体整合到化脓性链球菌CRISPR 阵列中,可能导致其不能编辑出靶向噬菌体(或入侵核酸)的crRNA而失活;噬菌体进化出抗CRISPR的蛋白质ACR,以防止不同类型II Cas9核酸酶的功能。化脓性链球菌是一种重要的人类多种疾病的病原体。大量导致化脓性链球菌致病性的毒力基因被整合在整个染色体的原噬菌体中。生物信息学研究观测到两种化脓性链球菌菌株(SSI-1MGAS315),含有插入其II-ACRISPR 阵列重复序列中的原噬菌体。这些噬菌体使用了一种以前未知的机制来抑制CRISPR

来自美国纽约洛克菲勒大学的Andrew VarbleLuciano A. Marraffini研究团队在Nature microbiology上发表题为“Prophage integration into CRISPR loci enables evasion of antiviral immunity in Streptococcus pyogenes”的研究论文,解析了化脓性链球菌中噬菌体克服细菌防御的机制。作者以温和噬菌体 ΦAP1.1为研究对象,发现ΦAP1.1含有类似attP位点,以CRISPR中的DR(direct repeat sequence)attB位点,借助位点特异性重组酶整合到化脓链球菌II-ACRISPR阵列的任何重复序列中,并且优先选择第一个DRΦAP1.1的整合破坏间隔区转录和crRNA加工,从而抑制免疫。理论上,引入靶向噬菌体的crRNAcas9后,会立即靶向ΦAP1.1 DNA应该会降低其溶原化的频率。然而事实并非如此,作者发现溶原化频率并没有显著差异,进而分析发现原噬菌体含有编码抗CRISPR-CAS的基因AcrIIA23AcrIIA23在感染的早期阶段快速转录抑制Cas9活性以保护噬菌体,允许ΦAP1.1整合到CRISPR阵列中,其转录在ΦAP1.1溶原化过程中关闭。此外,作者发现噬菌体中存在调节其抑制策略的其他机制,以便它们遵循细菌生命周期。

总之,这项研究证明了化脓链球菌噬菌体在需要时仅中和它需要的东西的有趣能力,同时保留了溶原宿主的整体免疫系统。更广泛地说,了解噬菌体如何中和细菌免疫系统以及它们何时选择这样做可能会继续揭示复杂的防御和抗防御策略,以及在噬菌体治疗及其他领域的应用。

(朱丽 摘译)

 


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