摘要CRISPR/CAS9系统最初是从原核生物适应性免疫系统中得出的,已作为有效的基因组编辑工具开发。它可以通过可编程SGRNA与靶DNA的特定结合对染色体DNA进行精确的基因操纵,并且具有内切核酸酶活性的CAS9蛋白将在特定位点减少双链断裂。然而,CAS9是哺乳动物细胞中的一种异物,与引入哺乳动物细胞有关的潜在风险尚不完全了解。在这项研究中,我们对HEK293T细胞中的链球菌CAS9(Spycas9)进行了下拉和质谱分析(MS)分析,并表明大多数Cas9-相关蛋白质由MS鉴定的大多数相关蛋白在核中局部局部。有趣的是,我们进一步发现CAS9蛋白包含编码核仁拘留信号(NODS)的序列。与野生型(WT)Cas9相比,CAS9的点突变变体(MCAS9)较小
CRISPR-Cas9 系统在人类致病菌中富集,并通过未知机制与细胞毒性相关。本文表明,空肠弯曲菌感染人类细胞后,会将其 Cas9 (CjeCas9) 核酸酶分泌到细胞质中。接下来,天然核定位信号使 CjeCas9 进入核,在那里它催化金属依赖性非特异性 DNA 切割,导致细胞死亡。与 CjeCas9 相比,化脓性链球菌的天然 Cas9 (SpyCas9) 更适合向导依赖性编辑。然而,在人类细胞中,天然 SpyCas9 仍可能造成一些 DNA 损伤,很可能是因为其 ssDNA 切割活性。这种副作用可以通过用适当的向导 RNA 饱和 SpyCas9 来完全预防,这对 CjeCas9 仅部分有效。我们得出结论,CjeCas9 在攻击人类细胞而不是病毒防御中发挥积极作用。此外,这些独特的催化特性可能使 CjeCas9 不太适合基因组编辑应用。
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。
巨型噬菌体(例如铜绿假单胞菌)具有抗菌剂的潜力,也是揭示基本噬菌体生物学的模型。目前,由于蛋白质的“噬菌体核”结构,这两种追求都受到缺乏基因工程工具的限制,该结构可保护DNA靶向DNA靶向CRISPR-CAS工具。为了提供用于DNA巨型噬菌体的逆转苯二酚工具,我们将同源重组与靶向RNA的CRISPR-CAS13A酶相结合,并使用了抗Crispr基因(ACRVIA1)作为可选标记。我们表明,此过程可以插入外源基因,删除基因并为μkz基因组添加荧光标签。内源性GP93的荧光标记表明,它是用噬菌体DNA弹出的,而小管蛋白样蛋白phuz的缺失令人惊讶地对噬菌体爆发尺寸产生了适中的影响。还实现了抗DNA靶向CRISPR-CAS系统的另外两个噬菌体的编辑。靶向RNA CAS13A具有成为一种通用遗传编辑工具的巨大前景,可以实现对未知功能的噬菌体基因的系统研究。
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
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。
