体内噬菌体显示是一种用于识别有机或疾病的血管归巢肽的方法,用于靶向药物。对于目标分子的性质和身份而言,这是不可知论的。当前的体内生物植物缺乏内置机制,无法选择能够进行血管归巢的肽,这也将能够组织渗透到组织实质中的治疗相关细胞。在这里,我们将体内噬菌体显示与基于微透析的实质恢复和高通量测序相结合,以选择除血管归巢外,还可以促进渗出和组织穿透。我们首先在皮肤伤口中证明了该方法可以选择性地将已知的归巢肽与具有额外组织渗透能力的肽分开。筛查肽库中的肽鉴定在血管性和糖尿病伤口中的血管外肉芽组织中鉴定出肽,以及视网膜病中的视网膜屏障 - 视网膜屏障。我们的工作表明,体内噬菌体显示与微透析结合使用,可用于发现能够渗出和组织渗透的血管归巢肽的发现。
使用氯化锌沉淀法(7)从高滴度裂解物中提取 DNA,使用 NEBNext Ultra II 试剂盒(New England Biolabs,马萨诸塞州伊普斯威奇)制备用于测序,并使用匹兹堡噬菌体研究所(宾夕法尼亚州匹兹堡)的 Illumina MiSeq 仪器(v3 试剂)进行测序。对总共 1,056,847 个单端 150 bp 读数进行 9,214 倍覆盖度的测序。分别使用 Newbler v2.9 和 Consed v29.0 进行组装和质量控制检查(8, 9)。PineapplePizza 的基因组有 16,662 个碱基对,G + C 含量为 53.6%。没有测序读数超出基因组末端,基因组末端的 101 bp 反向重复与共价结合的末端蛋白一致,如 phi29(10)。使用 NCBI BLASTn (11) 进行全基因组比对,结果显示与其他 Microbacterium 噬菌体无显著的核苷酸序列相似性,PineapplePizza 被归类为单一基因。使用 Glimmer v3.02 (12) 和 GeneMark v2.5 (13) 自动注释 PineapplePizza 的基因组,然后使用 Phamerator (14)、DNA Master v5.23.6 ( http://phagesdb.org/DNAMaster/ )、PECAAN、BLAST (11) 和 HHPred (15) 手动细化。Aragorn v1.2.38 (16) 或 tRNAscan-SE v2.0 (17) 未鉴定出 tRNA 基因。所有分析均使用默认设置进行。
。CC-BY-NC-ND 4.0 国际许可证永久有效。它是在预印本(未经同行评审认证)下提供的,作者/资助者已授予 bioRxiv 许可,可以在该版本中显示预印本。此版本的版权持有者于 2020 年 11 月 2 日发布。;https://doi.org/10.1101/2020.11.02.364430 doi:bioRxiv 预印本
au:PleaseconfirnheadingLevelsarerePresentedCorrected:CRISPR介导的干扰依赖于指导性CRISPR RNA(CRRNA)和靶核酸之间的互补性,以提供防御噬菌体的防御。噬菌体逃脱了基于CRISPR的免疫力,主要是通过邻接基序(PAM)和种子区域中的突变。然而,包括2类核酸内切酶Cas12a在内的CAS效应子的先前特异性研究表明,单个不匹配的耐受性很高。在噬菌体防御的背景下,尚未对这种不匹配公差的效果进行广泛的研究。在这里,我们测试了针对由Cas12a-CrrNA提供的lambda噬菌体的防御,该噬菌体含有含有先前存在的对基因组DNA中基因组靶标的不匹配。我们发现大多数先前存在的crrna不匹配导致噬菌体逃脱,无论在体外是否不匹配消融cas12a裂解。我们使用高通量测序来检查CRISPR挑战后噬菌体基因组的目标区域。在目标中的所有位置的不匹配均加速了突变噬菌体的出现,其中包括不匹配的不匹配,这些不匹配大大减慢了体外的裂解。出乎意料的是,我们的结果表明,PAM距离区域中存在的错误匹配导致目标的PAM-DISTAL区域中选择突变。体外裂解和噬菌体竞争分析表明,双Pam-Distal错误匹配比种子和Pam-Distal mis-grountes的组合要高得多,从而导致了这种选择。这些结果表明,CAS效应不匹配的耐受性,现有的靶标匹配和裂解位点强烈影响噬菌体的演变。但是,使用CAS9的类似实验并未导致PAM-DISTAL不匹配的出现,这表明切割位置的位置和随后的DNA修复可能会影响目标区域内逃生突变的位置。多种不匹配的CRRNA的表达阻止了新的突变在多个靶向位置产生,从而允许CAS12A不匹配的耐受性提供更强,更长期的protection。
肠道微生物群中存在的宿主-微生物组相互作用以协同和异常的方式运作。此外,肠道微生物群的正常体内平衡和功能经常因多重耐药 (MDR) 病原体的介入而受到破坏。CRISPR-Cas(具有成簇的规律散布的短回文重复序列的 CRISPR 相关蛋白)被认为是一种原核免疫系统,已成为一种有效的基因组编辑工具,用于编辑和删除特定的微生物基因,以通过杀菌作用驱除细菌。在这篇综述中,我们展示了许多功能性的 CRISPR-Cas 系统,以对抗渗入胃肠道的多种病原体的抗菌耐药性。此外,我们讨论了用于杀死肠道 MDR 病原体的噬菌体递送 CRISPR-Cas 系统的开发进展。我们还讨论了使用噬菌体作为 CRISPR-Cas 基因递送系统的组合方法,以针对肠道微生物群中的致病菌群落来重新提高药物敏感性。最后,我们讨论了工程噬菌体作为 CRISPR-Cas 系统杀死致病菌和提高系统功效的一种可能的潜在选择。
1个牙周病学系,Saveetha医学和技术科学研究所(SIMATS),Saveetha Dental College and Hospitals,Saveetha University,Chennai 600077,印度; arvamsi2009@gmail.com 2牙周牙科学院和医院牙周科,印度600119,东海岸路2/102; deeps.271@gmail.com 3牙科大学牙科牙科学院牙周牙科牙科学院,萨卡卡(Sakaka)72345,沙特阿拉伯4牙科学院,萨卡卡(Sakaka)72345,沙特阿拉伯萨卡卡(Jouf University),沙特阿拉伯(Saudi Arabia); sultan.abdulkarim.alfatakh@jodent.org(s.a.a.a. ); dr.haifa.ali@jodent.org(H.A.A.) 5卫生部,利雅得12613,沙特阿拉伯; maalobaida@moh.gov.sa(M.A.A。 ); aalkaberi@moh.gov.sa(A.A.A。) 6口腔与上颌面外科和诊断科学系口腔医学和颌面放射科,萨卡卡郡乔夫大学牙科学院,沙特阿拉伯72345; drkcs.omr@gmail.com 7口腔医学与放射学系,Saveetha牙科学院,Saveetha医学与技术科学研究所,Saveetha University,Chennai 602105,印度 *通信:Pradeepkumar.sdc@save@save@save@saveetha.com(P.K.Y.1个牙周病学系,Saveetha医学和技术科学研究所(SIMATS),Saveetha Dental College and Hospitals,Saveetha University,Chennai 600077,印度; arvamsi2009@gmail.com 2牙周牙科学院和医院牙周科,印度600119,东海岸路2/102; deeps.271@gmail.com 3牙科大学牙科牙科学院牙周牙科牙科学院,萨卡卡(Sakaka)72345,沙特阿拉伯4牙科学院,萨卡卡(Sakaka)72345,沙特阿拉伯萨卡卡(Jouf University),沙特阿拉伯(Saudi Arabia); sultan.abdulkarim.alfatakh@jodent.org(s.a.a.a.); dr.haifa.ali@jodent.org(H.A.A.)5卫生部,利雅得12613,沙特阿拉伯; maalobaida@moh.gov.sa(M.A.A。); aalkaberi@moh.gov.sa(A.A.A。)6口腔与上颌面外科和诊断科学系口腔医学和颌面放射科,萨卡卡郡乔夫大学牙科学院,沙特阿拉伯72345; drkcs.omr@gmail.com 7口腔医学与放射学系,Saveetha牙科学院,Saveetha医学与技术科学研究所,Saveetha University,Chennai 602105,印度 *通信:Pradeepkumar.sdc@save@save@save@saveetha.com(P.K.Y.); sdeepti20@gmail.com(D.S.)
。CC-BY 4.0国际许可证。根据作者/资助者,它是根据预印本提供的(未经同行评审的认证),他已授予Biorxiv的许可证,以在2025年1月16日发布的此版本中在版权所有者中显示预印本。 https://doi.org/10.1101/2025.01.16.633327 doi:Biorxiv Preprint
A dynamic subpopulation of CRISPR-Cas overexpressers allows Streptococcus pyogenes to rapidly respond to phage Marie J. Stoltzfus 1 , Rachael E. Workman 1 , Nicholas C. Keith 1 , Joshua W. Modell 1 * 1 Department of Molecular Biology & Genetics, Johns Hopkins University School of Medicine, Baltimore, MD 21205, USA *Correspondence: jmodell1@jhmi.edu摘要许多CRISPR-CAS系统,可为细菌提供适应性免疫,以防止噬菌体,在其本土宿主中受到转录抑制。如何根据需要诱导CRISPR-CAS的表达,例如在噬菌体感染期间,人们对此仍然了解不足。在链球菌为链球菌中,一种非典型的指南RNA TRACR-L指导Cas9自动燃烧自己的启动子。在这里,我们描述了具有破坏Cas9结合并导致CRISPR-CAS过表达的单个突变的细胞的动态亚群。CAS9通过提高TRACR-L目标部位的突变率来积极扩大该人群。过表达者表现出更高的记忆形成率,旧记忆的效力更强,并且相对于野生型细胞具有更大的记忆存储能力,而野生型细胞非常容易受到噬菌体感染的影响。然而,在没有噬菌体的情况下,CRISPR-CAS过表达会降低健身。我们建议CRISPR-CAS过表达者是噬菌体防御中的关键参与者,使细菌种群能够对噬菌体的快速转录反应,而无需任何一个单元格中的短暂变化。引言有效的免疫系统必须迅速识别和破坏外国威胁,同时避免宿主内的类似主题。细菌编码了越来越多的免疫效应子来防御噬菌体(噬菌体)和质粒,但是这些系统如何平衡免疫力和自身免疫仍然是一个悬而未决的问题。CRISPR-CAS系统可为细菌提供针对异物核酸的适应性免疫,已作为转化基因编辑工具,但是在许多细胞类型中,CAS核酸酶的异源过表达是有毒的1-4。在其本地宿主中,CRISPR-CAS系统通常在没有噬菌体或其他压力源的情况下被转录抑制。尽管这种抑制能够减轻自身免疫性,但尚不清楚(i)原生CIRSPR-CAS启动子是否足够强大以在其解除抑制状态下引起自身免疫性以及(ii)如何根据需要暂时诱导CRISPR-CAS表达。在某些细菌和古细菌物种中,CRISPR-CAS表达对噬菌体感染的直接反应增加了5-9。但是,对噬菌体感染的任何反应都是与相对较短的裂解周期的种族,这可能会限制这种反应的效用。另一种策略是在噬菌体到来之前增加CRISPR-CAS的表达。的确,许多CRISPR-CAS阻遏物受环境信号的调节,可能会预测噬菌体感染,包括种群密度,包络压力和营养供应10-13。然而,噬菌体感染可能会或可能不会先于这些信号,我们想知道是否可能存在更可靠的机制来为噬菌体感染制备细胞。CRISPR-CAS免疫包括三个阶段:适应,生物发生和干扰。在适应性链球菌中II-A型系统,30 bp的噬菌体DNA或“间隔者”中被从噬菌体中捕获,并将其掺入CRISPR阵列的5'末端,并将
在过去十年中,出现了强大的高通量测序方法,以分析全球尺度的微生物转录组。迄今为止,这些方法应用于噬菌体等微生物病毒的应用仍然很少。根据感染病毒感染的细菌量身定制这些技术有望获得感染过程中未充分倍增的RNA生物学和分子过程的详细图片。此外,受感染细菌宿主噬菌体引起的应激和扰动的转录组研究可能揭示了细菌代谢和基因调节的新基本机制。在这里,我们提供参考和蓝图,以实施新兴的转录方法,以解决转录组体系结构,RNA – RNA和RNA - 蛋白质相互作用,RNA修饰,结构和转录谱的异质性和异质性的感染细胞中的转录谱性,这些概况将为噬菌体构型式治疗和微生物的未来指导提供指导,并提供指南。
原核生物适应性免疫系统,CRISPR-CAS(群集定期间隔短的短滴虫重复序列;与CRISPR相关),需要靶向靶向入侵移动遗传元件(例如噬菌体)的间隔序列。先前的工作已经确定了驱动模型有机体基于CRISPR的免疫的进化的生态变量,铜绿假单胞菌PA14针对其噬菌体DMS3VIR,导致快速噬菌体灭绝。但是,尚不清楚这种获得的免疫力在细菌种群中是否以及如何稳定,以及这如何取决于环境。在这里,我们检查了30天的演化实验中CRISPR间隔者获取和损失的动态,并确定条件使免疫力长期维持之间的平衡与支持噬菌体持久性的替代抵抗策略之间的平衡。具体来说,我们发现初始噬菌体剂量和再感染频率都决定了是否长期保持获得的CRISPR免疫,并且噬菌体是否可以与细菌共存。在人口遗传学水平上,出现和CRISPR免疫的丧失与高水平的间隔多样性有关,随后由于携带菌毛相关突变的细菌的侵袭而下降。在一起,这些结果提供了CRISPR免疫获取和损失动态的高分辨率,并证明累积噬菌体负担决定了CRISPR对生态相关时间表的有效性。