張鋒再發Cell：兩張圖詳解“魔剪”CRISPR家族！

　　微生物利用多種CRISPR-Cas系統組成了它們的免疫力，其中，2類CRISPR系統（特別是基于核酸酶Cas9的系統）已成為最熱門的基因編輯工具。1月初，發表在Molecular Cell雜志上的一項新成果中，CRISPR先驅張鋒帶領的研究小組發現了兩個新型的RNA靶向2類CRISPR系統。

　　同月，張鋒與NIH的兩位科學家在Cell雜志上發表了題為“Class 2 CRISPR-Cas Systems”的SnapShot，對2類CRISPR系統進行了詳細的歸納（見下圖）。文章稱，基于不同的效應蛋白，CRISPR-Cas系統被分為兩類。1類CRISPR-Cas系統利用多個蛋白效應器復合物（multi-protein effector complexes），而2類CRISPR-Cas系統利用單個蛋白效應器。

　　目前，2類CRISPR-Cas系統被分為3種類型、9個亞型。從概念上說，主要包括三個方面的應用：1）基因編輯，包括基因敲除、基因敲入以及引發突變；2）基因調控以及遞送各種功能的部件（如轉錄因子）到DNA中特定的位置；3）靶向ssRNA。

　　那么，1類CRISPR-Cas系統的分類、作用機制、效應器復合物組成、功能等方面的信息又是怎樣的呢？2月23日，發表在Cell雜志上另一篇題為“Class 1 CRISPR-Cas Systems”的SnapShot中，三位科學家給出了這些問題的答案。

　　文章稱，基于不同的效應蛋白家族，1類CRISPR-Cas系統被分為3個類型（I、III、IV）、12個亞型（如下圖）。研究人員在不同的細菌和古細菌中發現了1類系統。舉例來說，嗜熱微生物中富含1類III型CRISPR-Cas系統。

　　在功能方面，文章稱，事實上，1類CRISPR-Cas系統中常見的多個Cas蛋白到目前為止還沒有明確特定的功能。最后一部分內容中，作者們提到了抗CRISPR蛋白（Anti-CRISPR Protein）。研究表明，至少某些噬菌體能夠編碼多種抗CRISPR蛋白。這類蛋白或許可用于抑制CRISPR-Cas系統。

　　小編注意到，去年12月，Cell雜志先后發表2篇與抗CRISPR蛋白相關的研究成果。在題為“Naturally Occurring Off-Switches for CRISPR-Cas9”的研究中，科學家們找到了特異性抑制腦膜炎奈瑟氏球菌CRISPR-Cas9系統的anti-CRISPRs三大不同的家族。研究證實，這些anti-CRISPRs能夠被用作人類細胞基因編輯的有效抑制劑。

　　在題為“Inhibition of CRISPR-Cas9 with Bacteriophage Proteins”的研究中，科學家們在李斯特菌中找到了多種稱為anti-CRISPRs的抑制劑。其中，AcrIIA2和AcrIIA4兩個抑制劑能夠阻斷釀膿鏈球菌Cas9酶或SpyCas9酶的活性。研究人員表示，這些anti-CRISPR的序列是通過先前的噬菌體感染留在細菌基因組中的。正如CRISPR技術是開發自細菌天然的抗病毒系統，我們也可以利用病毒躲避細菌防御的anti-CRISPR蛋白尋找關閉開關。