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(xì)菌和古生菌中，可以有效抵御外源DNA入侵。作為反擊，病毒進(jìn)化出anti-CRISPR蛋白(Acr)，抑制CRISPR-Cas系統(tǒng)的活性。目前，科學(xué)家已發(fā)現(xiàn)近百種Acr蛋白。這些蛋白通過多樣化的機(jī)制發(fā)揮功能。
 

　　7月3日，中國科學(xué)院生物物理研究所王艷麗團(tuán)隊與加拿大多倫多大學(xué)Alan Davidson團(tuán)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(jī)制。這一機(jī)制通過解離I-F型CRISPR-Cas復(fù)合體(Csy復(fù)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(fù)合體)的新型anti-CRISPR蛋白。在I-F型系統(tǒng)中，Csy復(fù)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(fù)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(fù)合體，而是特異性地結(jié)合并分離出其中的Cas7亞基，導(dǎo)致Csy復(fù)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(fù)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(fù)合體解體，實現(xiàn)了對Csy復(fù)合體的精準(zhǔn)“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(yīng)即可解離大型蛋白核酸復(fù)合物的案例。該成果豐富了科學(xué)家對Acr蛋白作用機(jī)制的認(rèn)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(xué)基金委員會、科學(xué)技術(shù)部、中國科學(xué)院和北京市科學(xué)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。