4 월 1 일, Huang Zhiwei 교수의 생애 잭팟 슬롯 새로운 항 -CRISPR 단백질을 발견하고 V 형 CAS12A 활동을 억제하는 새로운 메커니즘을 공개했습니다. 이 결과는 "아세틸 화을 통해 유형 V- 타입 CAS12A를 불 활성화하기 위해 항 -CRISPR 단백질을 사용합니다"(항 -CRISPR 단백질은 아세틸 화에 의해 유형 V 잭팟 슬롯를 비활성화합니다) "자연 구조 및 분자 생물학"(자연 구조 및 분자 생물학)에서 잡지의 뉴스 및 뷰 칼럼은 결과를 연구 하이라이트로보고했습니다.
CRISPR-CAS 적응성 면역계는 박테리아와 고고가 파지와 플라스미드 침습과 싸우기위한 핵산 서열-특이 적 방어 메커니즘을 제공한다. CRISPR-CAS 시스템은 6 개의 하위 유형으로 나뉘며, 그 중에서도 타입 II CAS9 및 V 잭팟 슬롯 (CPF1) 시스템은 게놈 편집 및 다양한 생명 공학 응용 분야에서 널리 사용됩니다. 박테리아에서 파지 감염 과정에서, 박테리아의 CAS 이펙터 단백질 CAS9 또는 잭팟 슬롯는 RNA의 지침 하에서 PAM- 상호 작용 (PI) 도메인을 통해 이중 가닥 DNA에 위치한 PAM 서열을 인식하고 DSDNA를 표적으로하는 2 개의 strand를 표적으로 표적으로 표적화한다. 파지. CRISPR-CAS 면역계에 대한 반격으로, 파지는 항 -CRISPR 단백질을 진화시킴으로써 박테리아 CRISPR-CAS 방어 시스템을 탈출합니다.
잭팟 슬롯 먼저 생물 정보학을 통해 항 -CAS12A 후보 단백질의 클래스를 발견 한 다음, 생화학 적 및 박테리아 실험을 통해 ACRVA5가 Moraxella Bovoculi (MB) CAS12A의 활성을 억제하는 능력을 가지고 있음을 발견했습니다. 그러나 예기치 않게, 겔 이동 실험은 ACRVA5 단백질이 CAS 단백질에 결합하여 표적화 된 DNA의 결합을 방지하거나 CAS 단백질 엔도 뉴 클레아 제의 활성을 방지하기 위해 이전 연구에서 발견 된 항 -CRISPR 단백질과 완전히 다른 MBCAS12A-CRRNA에 결합하지 않는다는 것을 발견했다. 그들은 MBCAS12A의 억제 활성이 알려지지 않은 효소 변형을 통해 달성 될 수 있다고 추측했다. ACRVA5 단백질 서열 및 실험의 분석을 통해, ACRVA5 단백질은 아세틸 트랜스퍼 라제 활성을 갖는 것으로 밝혀졌다. 추가 생화학 적 실험은 ACRVA5 단백질이 아세틸 트랜스퍼 라제 활성을 통해 MBCAS12A 단백질을 불 활성화 시킨다는 것을 확인 하였다.
잭팟 슬롯 MBCAS12A 단백질에서 ACRVA5의 아세틸 화 변형 부위를 찾았습니다. 이러한 아세틸 트랜스퍼 라제는 일반적으로 기질 단백질상의 라이신 (k) 잔기를 변형시킨다. K635는 기질 DNA의 PAM 서열을 인식하기 위해 MBCAS12A의 PI 도메인의 PAM 서열에 대한 주요 아미노산이기 때문에, MBCAS12A의 K635가 ACRVA5 아세틸 화 수정을위한 핵심 부위 일 수 있다고 추측 하였다. MBCAS12A의 K635R 돌연변이 시험은이 돌연변이 체의 활성이 ACRVA5에 의해 억제 될 수 없음을 확인 하였다. 동시에, ACRVA5는 CAS12A를 억제하는 능력이 없다는 것이 밝혀졌다 (PAM 서열을 인식하는 주요 아미노산은 라이신이 아닌 아르기닌 임). 이들 실험 결과는 ACRVA5 단백질이 그의 억제 효과가 주로 CAS12A 단백질의 PAM 인식 부위에서 아미노산 K 잔기의 아세틸 화에 의존한다는 것을 보여준다. 흥미롭게도, MB2CAS12A의 R625K 돌연변이 체의 활성은 ACRVA5에 의해 완전히 억제되었다. 이 결과는 질량 분석법 분석과 결합 된 ACRVA5 단백질이 MBCAS12A 단백질의 기질 PAM의 주요 K635 잔기를 비활성화한다는 것을 확인 하였다. CAS12A 단백질의 구조는 K635의 아세틸 화이 DT2와 DA (3*) 사이의 수소 결합 상호 작용을 유발할뿐만 아니라 입체 장애를 형성하여 DSDNA의 결합을 방지하여 CAS12A가 DSDNA 절단 활성을 잃게 할 수 있음을 보여준다.
잭팟 슬롯에 의해 이전에 발견 된 항 -CAS9의 메커니즘에 의해 항 -CRISPR이 변형되고 억제되는 메커니즘, CAS9의 기질 결합 부위에 직접 결합함으로써 CAS9 활성을 억제한다. 이 연구는 처음으로 효소 변형을 통해 박테리아 CRISPR-CAS의 면역 방어 시스템을 억제 할 수있는 항 -CRISPR 단백질의 새로운 메커니즘과 전략을 보여 주며, 박테리아 다 치료와 박테리아 면역 체계 (CRISPR-CAS) 사이의 불쾌한 방어 전략에 대한 새로운 아이디어를 제공합니다. 이 발견은 생체 내에서 CAS12A 활성을 정확하게 제어하고 유전자 편집의 정확도를 향상시키는 데 사용될 수 있습니다. 이것은 또한 병원체-호스트 상호 작용 분야에서 팀이 달성 한 또 다른 중요한 연구 결과이며 분자 메커니즘 연구 유전자 편집 분야입니다.
Huang Zhiwei 교수는 잭팟 슬롯 논문의 해당 저자이며, 박사 과정 학생 동 리화와 구안 Xiaoyu, 그리고 Peking University의 Gao Ning Group의 Li Ningning 박사는이 논문의 첫 번째 저자입니다. Zhang Fan 부교수와 Zhu Yuwei 박사는이 잭팟 슬롯에 중요한 기여를했습니다. 상하이 동기 방사선 센터는 크리스탈 데이터 수집을 지원합니다. 이 프로젝트는 중국 국립 자연 과학 재단 (National Natural Science Foundation of China, Harbin Institute of Technology Youth Scientist Studio 및 기타 기금)이 자금을 지원합니다.
기사 링크 :
https : //www.nature.com/articles/s41594-019-0206-1
