CRISPR-Cas9抑制剂在宏基因组学研究中发现

可以利用抗CRISPR蛋白来改善CRISPR基因编辑系统，通过减少它们的脱靶效应，并通过控制它们的作用时间和地点。然而，抗CRISPR蛋白在性质上是罕见的 - 或者很难找到。为了增加已经发现的少数抗CRISPR蛋白质，丹麦技术大学的科学家尝试了一种新的搜索方式。在这样做的过程中，他们可能已经避开了路灯效应，这是一种观察性的偏见，当人们只在看起来很明显的地方寻找某种东西时就会发生这种偏见。

例如，通常的抗CRISPR检索策略(检查噬菌体DNA的含量)可能妨碍对CRISPR抑制剂的搜索，而不是限制寻找丢失密钥的路灯照明。因此，丹麦技术大学的科学团队使用遗传回路从宏基因组中选择抗CRISPR基因，而不是使用通常的策略。该团队由Morten OA Sommer领导，他也是诺和诺德基金会生物可持续性中心的成员，成功发现了四种CRISPR-Cas9抑制剂。

详细研究结果于2月5日发表在Cell Host&Microbe的一篇题为“ 发现和表征Cas9抑制剂在七种细菌Phyla中传播 ”的文章中。该文章描述了一种合成遗传电路如何实现对来自以下的抗-TCR基因的高通量研究。宏基因组文库。文章强调，这项调查是基于功能活动而不是序列同源性或遗传背景。

“我们在选择菌株中鉴定了11个来自土壤，动物和人类宏基因组的DNA片段，这些DNA片段可以绕过化脓性链球菌 Cas9活性，”该文章的作者写道。“ 这些命中子集的进一步体内和体外表征验证了四种抗CRISPR的活性。”

将DNA切成小块并在细菌细胞内的质粒上随机表达。该细胞含有用于选择抗CRISPR活性的遗传回路。简而言之，这意味着含有具有潜在抗CRISPR基因的质粒的细胞将对某种抗生素产生抗性。相反，质粒不能赋予抗CRISPR活性的细胞会死亡。通过该系统，研究人员可以轻松检测和选择具有抗CRISPR活性的DNA并将其追溯至其起源。

然后进一步表征可以确认四种新的抗CRISPR的活性。系统发育分析表明，粪便样本中发现的基因存在于多种环境中的细菌中，例如生活在昆虫肠道，海水和食物中的细菌。这表明新发现的基因在生命树的许多细菌分支中传播，并且在某些情况下有证据表明这些基因中的一些在进化过程中已经多次水平转移。

“我们发现的抗CRISPR在自然界中如此丰富，这一事实表明它们非常有用，从生物学的角度来看具有重要意义，”Sommer说。

这些研究结果表明，抗CRISPRs可能在噬菌体和宿主之间的相互作用中发挥比以前所建议的更大的作用。

该领域的早期研究已经证明，在实验室中进行基因组编辑时，抗CRISPR蛋白可用于减少错误，例如在非靶位点切割DNA。

“今天，大多数使用CRISPR-Cas9的研究人员难以控制系统和脱靶活动。因此，抗CRISPR系统非常重要，因为您希望能够打开和关闭系统来测试活动。因此，这些新蛋白质可能变得非常有用，“Sommer指出。

研究人员实际上发现这四种新的抗CRISPR蛋白似乎具有不同的性状和特性。展望未来，进一步调查将是非常令人兴奋的。