利用深度太级聚类揭示罕见 CRISPR-Cas 系统的功能多样性

2023年11月24 日《Science》发表一项研究：微生物系统是包括 CRISPR 在内的许多生物技术的基础，但由于序列数据库呈指数级增长，因此很难找到以前未识别的系统。在这项工作中，我们开发了基于散列的快速定位敏感聚类（FLSHclust）算法，它能在线性算术时间内对海量数据集进行深度聚类。我们将 FLSHclust 纳入了 CRISPR 发现渠道中，发现了 188 个以前未报道过的 CRISPR 链接基因模块，揭示了许多与适应性免疫相关的额外生化功能。我们通过实验鉴定了三个含 HNH 核酸酶的 CRISPR 系统，包括第一个具有特定干扰机制的 IV 型系统，并将它们设计用于基因组编辑。我们还发现并鉴定了一种候选的 VII 型系统，并证明了它对 RNA 的作用。这项工作为利用 CRISPR 和更广泛地探索微生物蛋白质的巨大功能多样性开辟了新途径。