细菌和噬菌体被认为是地球上最丰富的生物实体。它们之间的相互作用是动态的,每一方都在不断进化以超越对方。这种相互作用最好被描述为军备竞赛。细菌已经进化出几种针对噬菌体的防御机制。我将更详细地讨论其中两种:限制和修改 (R-M) 系统和 CRISPR-Cas 适应性免疫系统。R-M 和 CRISPR-Cas 系统都保护细菌免受外来 DNA 的侵害,并且都已被用作分子生物学工具。这两项发现因其在分子遗传学中的应用而获得了诺贝尔奖。限制性酶通常用于 DNA 操作技术,例如克隆和作图,而 CRISPR-Cas 系统则通过在遗传物质操作中提供前所未有的精确度和多功能性,彻底改变了基因组编辑和基因调控。我将描述 CRISPR-Cas 系统是如何被发现并重新用于工具的,并解释第一代 CRISPR-Cas9 基因组编辑工具的局限性以及当前 CRISPR-Cas 编辑技术的潜在解决方案。最后,我将介绍我在大肠杆菌中 IE 型 CRISPR-Cas 系统方面的工作,并解释其活性如何受温度诱导的蛋白质构象变构变化(“色氨酸门”)的调节。
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