原核生物和噬菌體病毒之間你死我活的斗爭導(dǎo)致了多種防御策略的進(jìn)化，通過不斷增長的基因組和宏基因組序列數(shù)據(jù)庫的挖掘，更多的防御策略被發(fā)現(xiàn)。第2類CRISPR - CAS系統(tǒng)特別受關(guān)注，因?yàn)樗鼈兊目删幊虇涡?yīng)核酸酶在基因組工程和核酸檢測工具上大顯神威。第2類系統(tǒng)包括基于cas9、cas12和cas13效應(yīng)蛋白的II、V和VI型。Cas9含有一個HNH核酸酶結(jié)構(gòu)域，一個Ruvc核酸酶結(jié)構(gòu)域，它們一起切割雙鏈DNA。Cas12包含一個單一的Ruvc核酸酶結(jié)構(gòu)域，該結(jié)構(gòu)域切割PAM序列附近的dsDNA，非特異性地切割SSDNA。Cas13包含兩個HEPN結(jié)構(gòu)域，專門切割RNA 。來自Arbor公司的科學(xué)家們近日在Science發(fā)表文章，挖掘了接近30萬個不同的CRISPR系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)了一系列不同的Cas12家族的效應(yīng)蛋白。

    10TB數(shù)據(jù)篩選

通過聚集了超過10TB的序列數(shù)據(jù)，并生成了293985個推定CRISPR - CAS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫。從這個數(shù)據(jù)庫中，識別了V型系統(tǒng)，其預(yù)測效應(yīng)器的大小范圍從720到1093 aa，每個都包含一個C端Ruvc域。V型效應(yīng)器的分類樹分為三大分支: 1 ) cas12a、c、d和e；2 ) Cas12b及其遠(yuǎn)緣同源物；和3 )與轉(zhuǎn)座子編碼的TNPb密切相關(guān)的V - U亞型變體。

新發(fā)現(xiàn)的效應(yīng)蛋白

V型CRISPR - CAS系統(tǒng)的區(qū)別在于單個RNA引導(dǎo)的含RuVC結(jié)構(gòu)域的效應(yīng)器Cas12。盡管V - A亞型( cas12a )和V - B亞型( cas12b )的效應(yīng)蛋白已經(jīng)被充分研究了，但cas12a蛋白的不同結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)和分化的Ruvc序列表明了肯定還有一些表兄弟蛋白沒有被發(fā)現(xiàn)。在這里，科學(xué)家們鑒定和表征了Cas12c、g、h和I . Ca12c、h展示了RNA引導(dǎo)的雙鏈DNA干擾活性。Cas12i顯示出明顯不同的crRNA間隔區(qū)互補(bǔ)和非互補(bǔ)鏈切割效率，導(dǎo)致主要的dsDNA缺口。cas12g是一種RNA引導(dǎo)的RNase，具有側(cè)鏈RNase和單鏈DNase活性?？偟恼f來，這項(xiàng)研究揭示了沿著V型CRISPR - CAS進(jìn)化的不同路線出現(xiàn)的功能多樣性，并擴(kuò)展了CRISPR工具箱。