（創薬等PF・構造生命科学ニュースウオッチ 2016/12/27）
- [論文] 未だ分離培養されていない環境微生物からCas9に加えて新規Cas、CRISPR-CasXとCRISPR-CasY、を発見
- [出典] David Burstein, Lucas B. Harrington, Steven C. Strutt, Alexander J. Probst, Karthik Anantharaman, Brian C. Thomas, Jennifer A. Doudna & Jillian F. Banfield. “New CRISPR–Cas systems from uncultivated microbes.” Nature. 2017 Feb 9;542(7640):237-241 (Accelerated Article Preview Published online 22 December 2016).
- 研究チームは今回、地下水、湖沼の堆積物、酸性鉱山排水バイオフィルム、土壌、幼児腸内、その他の環境由来の微生物群を対象とするメタゲノムデータセット（terabase（1012塩基）の規模）から、CRISPRアレイと、ユニバーサルなCRISPRインテグラーゼの近傍に位置する遺伝子を対象として、CRISPR cas を探索した。
- 155x106の遺伝子を解析した結果、アーケア・ドメインでバクテリア・ドメインに特異的とされていたCas9タンパク質を同定し、バクテリア・ドメインで新規CRISPR/Casシステム２種類を、同定した。後者２種類はCRISPR/Casシステムの中で最もコンパクトであった。
- 関連記事を2018/10/19に追記：2018-10-19 メタゲノムからssDNAをトランス切断するCas14ファミリーを発見しDETECTRへ展開；2018-02-23 CRISPR技術による次世代診断ツール開発：「展望」とMammoth Biosciencesの登場
- メタゲノム・データセットから同定したCasタンパク質一覧
- 分類群:Casエフェクター
- アーケア
- Candidatus Micrarchaeota acidiphilum (ARMAN-1):Cas9
- Candidatus Parvarchaeota acidiphilum (ARMAN-4):Cas9
- バクテリア
- Deltaproteobacteria: CasX
- Planctomycetes: CasX
- Candidatus Katanobacteria: CasY.1
- Candidatus Vogelbacteria: CasY.2
- Candidatus Vogelbacteria: CasY.3
- Candidatus Parcubacteria: CasY.4
- Candidatus Komeilibacteria: CasY.5
- Candidatus Kerfeldbacteria: CasY.6
微生物分類はBanfieldらの論文に準拠（Hug LA et al. Nat. Microbiol. 2016）
- [出典] David Burstein, Lucas B. Harrington, Steven C. Strutt, Alexander J. Probst, Karthik Anantharaman, Brian C. Thomas, Jennifer A. Doudna & Jillian F. Banfield. “New CRISPR–Cas systems from uncultivated microbes.” Nature. 2017 Feb 9;542(7640):237-241 (Accelerated Article Preview Published online 22 December 2016).
- [短報] Cas9にI473F変異を導入するとウイルスからのスペーサー獲得率が100倍以上になる
- [出典] Robert Heler, Addison V. Wright, Marija Vucelja, David Bikard, Jennifer A. Doudna & Luciano A. Marraffini. “Mutations in Cas9 Enhance the Rate of Acquisition of Viral Spacer Sequences during the CRISPR-Cas Immune Response.” Molecular Cell. 2017 January 5;65. Available online 2016 December 22.
- CRISPR/Cas9は標的DNA開裂に必要とするprotospacer adjacent motif (PAM)は、専ら5′-NGG-3′とされている。Marraffiniらは先行研究において、Cas9がNAGに隣接 (adjacent)する配列も、確率は低いが、標的とすることを見出していた。非NGG PAMであるNAG PAMによるCas9の活性機構を詳らかにすることを目指して、Cas9の活性を亢進するCas9の変異を探索した。
- 変異を導入する領域をPAMと相互作用するドメインに限定せず、error-prone PCRを利用して全長Cas9を対象としてランダムに変異を導入し、NAGに隣接した標的DNAへの開裂活性を高めるCas9変異体を細胞スクリーンした。その結果、I473Fの置換が起きているCas9が、標的DNAの開裂活性自体には影響を与えないが、ウイルスからのスペーサー獲得率を２桁あげることで、野生型よりも強い獲得免疫応答を呈することを見出した。
[情報拠点注] 原論文中では、Cas9I437F変異体を“hyper-Cas9”またhCas9と呼んでいる。 - hCas9がスペーサー獲得を亢進する分子機構は明らかではないが、hCas9は、その他のCRISPR関連タンパク質（Cas1、Cas2およびCsn2）と協働してスペーサー獲得する機構の解明に有用なツールである。
- 変異を導入する領域をPAMと相互作用するドメインに限定せず、error-prone PCRを利用して全長Cas9を対象としてランダムに変異を導入し、NAGに隣接した標的DNAへの開裂活性を高めるCas9変異体を細胞スクリーンした。その結果、I473Fの置換が起きているCas9が、標的DNAの開裂活性自体には影響を与えないが、ウイルスからのスペーサー獲得率を２桁あげることで、野生型よりも強い獲得免疫応答を呈することを見出した。
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