バクテリア/アーケア vs プラスミ/ファージ
進化の過程で、バクテリアのほぼ半数やアーケアの殆どが、トランスポゾン、バクテリオファージ、プラスミドなどの侵入DNAに抗する手段の一つとして獲得免疫機構”CRISPR-Cas”システムを備えてきた。一方で、ファージがCRISPR-Casシステムに抗する手段を備えていることも明らかになってきており、このところその構造基盤の解明が進んでいる。
また、この機構をCRISPR-Casオフスイッチとして細胞内でのゲノム編集活性制御へと利用することも示唆されている。CRISP_SCIENCE@ScienceCrisp
#CRISPR オフスイッチ：AcrIIA4はCas9上のPAMとDNA非標的鎖の結合ポケット２ヶ所を占有してゲノム編集を阻止する
2017/06/12 12:58:41
P-5VW1 Mol Cell 0609 https://t.co/HNSCPZiDxp
Nature 0427論文と整合する報告
CRISPR-Casシステムの免疫応答は３段階
外来DNAからその断片を獲得しCRISPR座位に格納する過程（acquisition/adaptation、
CRISPR座位の転写から成熟に至るcrRNA生合成の過程（biogenesis/expression）
Casタンパク質がcrRNAとtrans-activating crRNA（tracrRNA)からなるガイドRNAによって標的DNAに誘導され外来DNA/RNAを切断する過程（interference）の３段階
[注]医学生物学研究に最も広く使われているCasタンパク質Streptococcus pyogenes Cas9（SpyCas9）によるゲノム編集では、crRNAとtracrRNAを人工合成したsgRNAが、Cas9の標的DNAへのガイドとして使われている。２つのRNAのうちtracrRNAを必要としないCasタンパク質Cpf1が発見されその応用も始まっている。
CRISPR-Casシステムは多様である
CRISPR座位の構成引いては免疫応答の分子機構に応じて、CRISPR-Casシステムは現在、２クラス、６タイプ、19タイプに分類されている（以下の[]カッコ内はゲノム編集するエフェクター名）
クラス１：マルチユニットのタンパク質複合体がエフェクター
クラス２：単一ユニットのタンパク質がエフェクター
[注] 関連ブログ：[レビュー]CRISPR/Casシステムの多様な進化のルーツ：http://crisp-bio.blog.jp/archives/1703087.html
抗タイプI-F10種類
- Bacteriophage genes that inactivate the CRISPR/Cas bacterial immune system. Bondy-Denomy J, Pawluk A, Maxwell KL, Davidson AR. Nature. 2013 Jan 17;493(7432):429-32. Epub 2012 Dec 16.
- Multiple mechanisms for CRISPR-Cas inhibition by anti-CRISPR proteins. Bondy-Denomy J, Garcia B, Strum S, Du M, Rollins MF, Hidalgo-Reyes Y, Wiedenheft B, Maxwell KL, Davidson AR. Nature. 2015 Oct 1;526(7571):136-9. Epub 2015 Sep 23.
- Inactivation of CRISPR-Cas systems by anti-CRISPR proteins in diverse bacterial species. Pawluk A, Staals RH, Taylor C, Watson BN, Saha S, Fineran PC, Maxwell KL, Davidson AR. Nat Microbiol. 2016 Jun 13;1(8):16085.
抗タイプI-E４種類
- A new group of phage anti-CRISPR genes inhibits the type I-E CRISPR-Cas system of Pseudomonas aeruginosa. Pawluk A, Bondy-Denomy J, Cheung VH, Maxwell KL, Davidson AR. mBio. 2014 Apr 15;5(2):e00896.
- Nat Microbiol. 2016 Jun 13;1(8):16085.
抗タイプII-A ４種類
- Inhibition of CRISPR-Cas9 with Bacteriophage Proteins. Rauch BJ, Silvis MR, Hultquist JF, Waters CS, McGregor MJ, Krogan NJ, Bondy-Denomy J. Cell. 2017 Jan 12;168(1-2):150-158.e10. Epub 2016 Dec 29.
抗タイプII-C ３種類
- Naturally occurring off-switches for CRISPR-Cas9. Pawluk A, Amrani N, Zhang Y, Garcia B, Hidalgo-Reyes Y, Lee J, Edraki A, Shah M, Sontheimer EJ, Maxwell KL, Davidson AR. Cell. 2016 Dec 15;167(7):1829-1838.e9. Epub 2016 Dec 8.
抗タイプIV-B １種類
- Cas13b is a type VI-B CRISPR-associated RNA-guided RNase differentially regulated by accessory proteins Csx27 and Csx28. Smargon AA, Cox DB, Pyzocha NK, Zheng K, Slaymaker IM, Gootenberg JS, Abudayyeh OA, Essletzbichler P, Shmakov S, Makarova KS, Koonin EV, Zhang F. Mol Cell. 2017 Feb 16;65(4):618-630.e7. Epub 2017 Jan 5. [注] Csx27はCas13bによるRNA干渉を抑制
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