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重大发现:人类不是第一个重新利用CRISPR的

来源:sciencedaily作者:Pinilla-Redondo

在自然界中,CRISPR-Cas是细菌用于切割入侵遗传寄生虫DNA的适应性免疫系统。

有六种类型的天然存在的CRISPR-Cas系统。

近年来,CRISPR技术的发展,特别是基因编辑剪刀的发展,风靡全球。事实上,科学家已经学会了如何在生物技术和制药工业等领域利用这些聪明的自然系统。

但是,人类远远不是第一个利用CRISPR的好处的人。

哥本哈根大学的最新研究表明,我们并不是第一个找到利用CRISPR技术的方法的。显然,原始的细菌寄生虫已经这样运用了数百万年。

研究人员研究了在自然界中发现的六种CRISPR-Cas系统中,被描述最少、最神秘的一种——IV型CRISPR-Cas。他们发现了与其他系统完全不同的特征。

新研究表明,IV型CRISPR-Cas, 与其他已知的CRISPR-Cas类型不同, 在细菌基因组中未发现,但在质粒的遗传物质中被发现。

质粒是寄生遗传元素,需要宿主细菌才能存活。

原始的细菌寄生虫会将CRISPR作为武器,以进行相互对抗。这一发现为CRISPR重新编程以对抗多重耐药细菌开辟了可能。

突破性的研究有助于重新定义CRISPR是什么。

重新定义CRISPR

直到最近,CRISPR-Cas被认为是细菌用来保护自己免受病毒等寄生虫入侵的防御系统,就像我们自己的免疫系统保护我们一样。

然而,据领导这项研究的生物系博士、28岁的Rafael Pinilla Redondo说,CRISPR似乎是一种可以被不同生物实体用于不同目的的工具。

“在这里,我们发现了某些质粒使用IV型CRISPR-Cas系统对抗其他质粒,竞争同一细菌宿主的证据。这是值得注意的,因为在这样做的过程中,质粒成功地扭转了系统。“

Pinilla Redondo说:“CRISPR并没有保护细菌免受寄生虫的侵害,而是被用来执行另一项任务。”

“这类似于一些鸟类在树上争夺最佳筑巢地,或是寄居蟹争夺贝壳所有权。”

这一发现挑战了CRISPR-Cas系统在自然界只有一个作用,即在细菌中充当免疫系统的观点。根据Rafael Pinilla Redondo的说法,这一发现提供了一些额外的视角:

“我们人类最近才开始开发大自然的CRISPR-Cas系统,但事实证明,我们并不是第一个利用CRISPR的。这些原始寄生虫早在人类之前就已经使用了数百万年。”

我们能用它做什么?

研究人员推测,这些系统可以用来对抗对人类最大的威胁之一:多重耐药细菌。每年有数十万人死于多重耐药细菌。

细菌通过获得使其对抗生素治疗具有抗性的基因,而变得对抗生素具有抗性。很常见的是,当质粒将抗生素抗性基因从一种细菌转运到另一种细菌时,就会发生这种情况。

”由于该系统似乎已经进化为特异性攻击质粒,我们可以将其重新用于对抗携带抗生素抗性基因的质粒似乎是合理的。"

Pinilla Redondo说,这可以实现,因为可以将CRISPR编程为目标。

除此之外,研究人员还确定了IV型CRISPR-Cas系统的几种新亚型和变体。

其他研究人员最近的几篇文章还表明,不同类型的所谓移动遗传元素(质粒所属的一组遗传实体)使用CRISPR-Cas组件执行除保护细菌免受病毒侵害之外的任务。

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参考文献

Type IV CRISPR–Cas systems are highly diverse and involved in competition between plasmids.

Shiraz A Shah, Søren J Sørensen, Lennart Randau, Roger A Garrett, Jakob Russel, David Mayo-Muñoz, Rafael Pinilla-Redondo.




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