CRISPR-耐药病毒构建“安全房间”从DNA酶切割基因组屏蔽

通过 贾森·阿尔瓦雷斯

细菌和感染他们的病毒展开了赛跑分子武器古代和生命本身。配备有细菌进化具有免疫酶,包括CRISPR-CAS系统的一个库,即目标和破坏病毒DNA。但杀死细菌的病毒,噬菌体也称,已制订工具自己帮助他们智取即使是最巨大的细菌,这些防御。

约瑟夫·邦迪-denomy博士领导的研究小组发现,噬菌体‘放心房’。

现在,科学家在888真人赌场和加州大学圣地亚哥分校发现了一个显着的新的战略,一些噬菌体使用,以避免成为这些DNA的切割酶的下一个牺牲品:之后他们感染细菌,这些噬菌体构筑的坚不可摧的“安全室”内他们的主人,从噬菌体DNA保护脆弱的抗病毒的酶。 ESTA舱,它类似于一个细胞核,是病毒迄今发现的最有效的屏蔽CRISPR。 

“在我们的实验中,这些噬菌体没有屈服于任何DNA靶向系统的CRISPR他们与挑战。这是第一次有人发现,噬菌体即电阻表现出泛ESTA CRISPR水平“之称 约瑟夫·邦迪,denomy博士,助理教授 微生物学和免疫学系 888真人赌场。邦迪-denomy领导的研究小组取得的发现,这是在发表一个十二月本文详细地。 9 2019在日记 性质

追捕DNA CRISPR不能断电

发现耐CRISPR噬菌体,从五个研究噬菌体不同的家庭选择和使用它们在感染细菌共同已被部署到遗传改造的CAS四种不同的酶,CRISPR系统的DNA切割部件的病毒。 

这些CRISPR强化对细菌出现胜利最多也面对反对的噬菌体。但有两个巨型噬菌体 - 如此命名是因为其基因组的5到10倍比最充分研究噬菌体的基因组较大 - 被认为是不受所有四个CRISPR系统。 

Microscopic image of a protein that normally cuts phage DNA, dyed blue surrounded by restriction enzyme dyed red.
HSDR限制性内切酶(红色),通常即切口噬菌体DNA(蓝色),从访问DNA排除的蛋白质。细胞核状壳通过噬菌体组装环绕噬菌体DNA,从而形成势垒,使噬菌体基因组难以接近HSDR和其它DNA的切割酶。 信用:邦迪-denomy实验室。

决定把研究这些噬菌体巨型的试验和探索它们的CRISPR-性的限制。他们揭露他们用完全不同类型的CRISPR的,以及细菌配有限制 - 修饰系统配备的细菌 - DNA裂解酶的共同比CRISPR(限制系统中的细菌种类约有90%的人,而如CRISPR仅存大约40%) - 但是其只能定位的DNA序列的数量有限。是的结果与以前相同:随着爆炸散落噬菌体感染细菌的遗体培养皿中。 

“因为它着实令人吃惊,我们设计了细菌过量免疫系统的大规模组件,但没有一个人能噬菌体DNA切割。这些噬菌体所有检测了6细菌免疫系统的抵抗力。没有其他的甚至接近噬菌体,说:”邦迪-denomy。

巨型噬菌体,它似乎,几乎坚不可摧进行。建议试管实验但否则 - 巨型噬菌体DNA是,实际上,因为CRISPR易受限制性酶和DNA作为任何其他。那是必须的东西干扰与病毒正在生产CRISPR结果被噬菌体感染的细胞中观察到的CRISPR阻力。但什么?

是反crisprs一个明显的罪魁祸首。这些蛋白质, 首次发现 通过在2013邦迪-denomy,是有效的灭活剂CRISPR在一些噬菌体基因组编码。当研究人员分析,但大型噬菌体的基因组序列,抗CRISPR基因无处可寻者。另外,每一个已知的抗CRISPR只能禁用特定CRISPR系统,噬菌体珍宝而被抗病毒药他们每个酶抗抛出。无论大型噬菌体DNA是保护不得不对部分其他机制来基于。

发现:CRISPR坚不可摧的盾 

基于显微镜的实验终于透露了什么事。当细菌感染这些噬菌体珍宝,他们建立在宿主细胞中,这在海湾保持抗病毒的酶,并提供一个“放心房”病毒基因组复制的中间球形舱。 

ESTA舱,它的出现,是相同的一个由Joe Pogliano加州大学圣地亚哥分校教授,博士,888真人赌场和大卫教授阿加德,博士,他们都是新研究的共同作者在2017年首次发现。虽然这些研究人员证明,此前的噬菌体基因组复制在ESTA核 - 壳一样,没有人知道直到现在外壳也作为对CRISPR和其它DNA Dicers坚不可摧的盾牌。 

尽管如此,有关Shell许多问题和病毒编译它仍然悬而未决,包括关于从其中构建的外壳蛋白的关键细节。

“这是许多假设性的蛋白质之一被发现,当被这些噬菌体测序。现在看来似乎是唯一的噬菌体,但它并不常见。它甚至没有在一些密切相关的噬菌体找到。我们也不知道什么蛋白质的样子结构在原子水平上,说:”邦迪-denomy。 

但外壳的蛋白积木并不是唯一的玄机邦迪-denomy和他的同事们都渴望解决。而研究人员在显微镜下监视被噬菌体感染的细菌,他们发现了一些不寻常的:而噬菌体的安全室被组装,这个过程大约需要30分钟,其基因组保留在网站,它是为注入宿主细胞。在此期间,噬菌体基因组似乎是脆弱的任何抗病毒酶漂浮在宿主细胞。但不知何故,而安全室正在建设中的基因组保持不变。

“我们认为某种预外壳的注射早期保护DNA。它就像一个装甲的棚十一外壳最终组装。但我们不知道装甲是什么,“邦迪-denomy说,谁是急于弄清楚这些噬菌体是如何从CRISPR保护自己在病毒生命周期的每一步。

此外研究人员发现外壳那是不是坚不可摧的初始建议的实验作为。一些聪明的工程,该研究报告的主要作者森恩门多萨,研究生在邦迪-denomy实验室,找到了一种方法绕过核样的限制性内切酶连接到病毒外壳蛋白的一个盾牌。 ESTA特洛伊木马策略允许的DNA切割限制性内切酶潜入外壳,因为它是组装和砍了什么被认为是无免疫区,这使得细菌生存噬菌体基因组内。 

ESTA实验是特别令人兴奋的研究,因为它显示有其实这方法的“坚不可摧”安全房可破坏。细菌和噬菌体由于总是寻找新的方法来破坏彼此的防御,邦迪,denomy科学家认为,最终将细菌发现,已经与突破或绕过ESTA核形腔室所需的工具武装。

“我们正在想办法让周围的细菌壳。有没有办法,这是是全部和最终所有的ESTA斗争,说:”邦迪-denomy。 “这也许有细菌融合的酶免疫噬菌体蛋白质,并发现其进入所述壳体。细菌或可能窃取噬菌体的基因,并用它对付的噬菌体。我想我们会发现最后有细菌吃了很多的方式与抗击这些噬菌体即构建炮弹,我们可能会被他们如何做到这一点感到惊讶。“

作者: 另外作者还包括森恩d。门多萨,伊丽莎秒。 nieweglowska,sutharsan戈文达拉扬,丽娜米。狮子,乔尔d。浆果和UCSF的阿尼卡蒂瓦里;和加州大学圣地亚哥分校的vorrapon chaikeeratisak。

资金: ESTA研究是由888真人赌场计划在生物医学研究,这是由桑德勒基金会的部分资金支持的突破;导演独立初期DP5-od021344奖的美国国立卫生研究院办公室;美国国立卫生研究院授予r01gm127489,r35gm118099和gm104556;和霍华德休斯医学研究所。

信息披露: 邦迪-denomy是科学顾问委员会Snipr生物群落和生物治疗切除的成员,成员的科学顾问委员会和acrigen生物科学的创始人之一。

美国888真人赌场(UCSF)是专注于健康科学,致力于通过先进的生物医学研究,在生命科学和健康专业的研究生层次教育和卓越的病人护理促进全球健康。 UCSF医疗,其用作UCSF的主要学术医疗中心,包括 世界排名第一的专业医院 和其他临床方案,并在整个海湾地区的隶属关系。