抗 CRISPR (Acrs) 是抑制 CRISPR-Cas 酶的 RNA 引导 DNA 靶向活性的小蛋白。Acrs 由噬菌体和噬菌体衍生的细菌基因编码,可阻止 CRISPR 介导的噬菌体感染抑制,还可以阻止真核细胞中 CRISPR-Cas 介导的基因组编辑。为了确定能够抑制金黄色葡萄球菌 Cas9 (SauCas9)(最常用的基因组编辑蛋白化脓性链球菌 Cas9 (SpyCas9) 的替代品)的 Acrs,我们使用了自靶向 CRISPR 筛选和关联基因组搜索策略。在这里,我们描述了三种有效的 SauCas9 抑制剂,我们将其命名为 AcrIIA13、AcrIIA14 和 AcrIIA15。这些抑制剂具有一个保守的 N 端序列,该序列对于 DNA 切割抑制是可有可无的,并且具有不同的 C 端,在每种情况下,这些 C 端都是抑制 SauCas9 催化的 DNA 切割所必需的。在人类细胞中,我们观察到 AcrIIA13 对 SauCas9 诱导的基因组编辑具有强烈的抑制作用,而 AcrIIA14 和 AcrIIA15 则具有中等程度的抑制作用。我们还发现 AcrIIA13 – AcrIIA15 的保守 N 端结构域与这些 Acr 基因启动子中的反向重复序列结合,这与其预测的螺旋-转角-螺旋 DNA 结合结构一致。这些数据证明了一种有效的 Acr 发现策略,并确立了 AcrIIA13 – AcrIIA15 作为 SauCas9 的独特双功能抑制剂。
CRISPR-Cas 适应性免疫系统保护细菌和古细菌免受入侵的遗传寄生虫(包括噬菌体/病毒和质粒)的侵害。为了应对这种免疫力,许多噬菌体都具有抑制 CRISPR-Cas 靶向的抗 CRISPR (Acr) 蛋白。迄今为止,抗 CRISPR 基因主要在噬菌体或原噬菌体基因组中发现。在这里,我们使用李斯特菌 acrIIA1 基因作为标记,发现了厚壁菌中存在的质粒和其他接合元件上的 acr 基因座。在李斯特菌、肠球菌、链球菌和葡萄球菌基因组中发现的四个已识别基因可以抑制 II-A 型 SpyCas9 或 SauCas9,因此被命名为 acrIIA16-19。在粪肠球菌中,Cas9 靶向质粒的结合通过源自肠球菌结合元件的抗 CRISPR 得到增强,凸显了 Acrs 在质粒传播中的作用。相互共免疫沉淀表明,每个 Acr 蛋白
au:preeconfirnheadinglevelsarreepressedCornectedCorcely:噬菌体编码抗蛋白蛋白(ACR)蛋白质,使CRISPR-CAS细菌免疫系统失活,允许成功入侵,复制,复制和预测整合。ACR蛋白使用多种机制抑制CRISPR-CAS系统。acriia1由许多噬菌体和质粒编码,专门与Cas9 HNH结构域结合,是第一个发现抑制spycas9的ACR。在这里,我们报告了ACRIIA1诱导的spycas9和saucas9在人类细胞培养中的降解的观察,这是人类细胞中ACR诱导的CRISPR-CAS核酸酶降解的首次检查。acriia1诱导的spycas9降解被Acriia1中的突变所消除,这些突变破坏了两种蛋白质之间的直接物理相互作用。Acriia1靶向CAS9蛋白降解可以调节人类疗法中的Cas9核酸酶活性。ACRIIA1的小尺寸和特异性可用于CRISPR-CAS蛋白水解靶向嵌合体(Protac),提供了一种用于开发安全且精确的基因编辑应用的工具。
细菌CRISPR-CAS系统采用RNA引导的核酸酶破坏噬菌体(病毒)DNA。噬菌体反过来又进化了多样化的“抗Crispr”蛋白(ACR)以抵消获得的免疫力。在单核细胞增生李斯特菌中,预言编码2-3个不同的抗Cas9蛋白,始终存在Acriia1。但是,Acriia1s普遍存在及其机制的重要性尚不清楚。在这里,我们报告了AcriiA1通过催化HNH结构域与Cas9高亲和力结合。在李斯特菌的裂解过程中,Acriia1触发Cas9降解,但在裂解感染期间,由于其多步灭活机制,Acriia1无法阻止Cas9。因此,噬菌体需要额外的ACR,以迅速结合并灭活Cas9。acriia1还唯一地抑制了在李斯特菌(类似于saucas9)和II-C型Cas9中发现的高度差异Cas9,这可能是由于Cas9 HNH域的保护。总而言之,李斯特菌噬菌体在裂解生长中灭活cas9
