doi:10.1016/j.cell.2022.10.020
对病毒基因组的系统性扫描揭示了大量潜在的基于CRISPR的基因组编辑工具。CRISPR-Cas系统在细菌和古生菌的微生物世界中很常见,它们经常帮助它们的宿主细胞抵御病毒。但是,在一项新的研究中,来自美国加州大学洛杉矶分校的研究人员发现在公开的可感染这些微生物的病毒(称为噬菌体)的基因组序列中,CRISPR-Cas系统占0.4%。他们认为,这些病毒利用CRISPR-Cas彼此竞争---而且有可能也是为了操纵宿主的基因活性,使之对自己有利。相关研究结果发表在2022年11月23日的Cell期刊上,论文标题为“Diverse virus-encoded CRISPR-Cas systems include streamlined genome editors”。
病毒有时会获取其宿主的基因组片段,而且科学家们以前已在病毒基因组中发现过CRISPR-Cas。如果这些偷来的DNA片段给病毒带来了竞争优势,那么它们可以被保留下来并逐渐地经历修改,以便更好地为病毒的生活方式服务。比如,一种感染霍乱弧菌的病毒利用CRISPR-Cas切割细菌DNA中编码细菌中编码抗病毒防御的DNA并使之失活。
在这项新的研究中,加州大学伯克利分校的分子生物学家Jennifer Doudna和微生物学家Jillian Banfield及其同事们决定在感染细菌和古生菌的病毒(即噬菌体)中更全面地寻找CRISPR-Cas系统。令他们吃惊的是,他们发现了大约6000种编码CRISPR-Cas系统的噬菌体,包括每一种已知类型的CRISPR-Cas系统的代表。Doudna说,“有证据表明,这些CRISPR-Cas系统是对噬菌体有用的系统。”
这些作者发现了在通常的CRISPR-Cas结构上存在着广泛的变异,一些CRISPR-Cas系统缺少组分,另一些CRISPR-Cas则异常紧凑。在法国国家科学研究中心研究噬菌体生态学和进化的Anne Chevallereau说,“即使噬菌体编码的CRISPR-Cas系统是罕见的,它们也是高度多样化和广泛分布的。大自然充满了惊喜。”
