用于增强细菌免疫力的 Pro-CRISPR PcrIIC1 相关 Cas9 系统

2024年6月6日《Nature》发表一项研究：CRISPR 系统是原核生物中的一种适应性免疫系统，可抵御外来 DNA入侵宿主细胞。在噬菌体与细菌免疫系统的持续斗争中，CRISPR 系统进化成了多种类型，每种类型都具有不同的功能。II 型 Cas9 是这些系统中研究最为广泛的一种，具有多种亚型。目前仍不确定该家族成员是否能进化出其他机制来对抗病毒入侵。在这里，我们确定了 2,062 个完整的 Cas9 基因座，预测了其相关蛋白的结构，并揭示了 II-C 型 Cas9 的三种结构生长轨迹。我们发现，新的相关基因（NAG）往往存在于较大的 II-C Cas9 的基因座中。进一步研究发现，来自 Chryseobacterium 物种的 CbCas9 含有一个新颖的 β-REC2 结构域，并与 NAG 编码的 II-C Cas9 的 CRISPR-Cas 系统促进蛋白（pro-CRISPR）（PcrIIC1）形成异构四聚体复合物。与独立的 CbCas9 相比，CbCas9-PcrIIC1 复合物表现出更强的 DNA 结合力和切割活性、对原间隔相邻基序更广泛的兼容性、对错配更强的耐受性以及更好的抗噬菌体免疫力。总之，我们的研究揭示了 II-C Cas9 蛋白在结构水平上的多样性和 "生长进化 "轨迹，并鉴定了许多 NAGs，如 PcrIIC1，它是一种支持 CRISPR 的因子，可增强 CRISPR 介导的免疫力。