ジョンズ・ホプキンズ・ブルームバーグ公衆衛生大学院のScott Bailey教授が率いる研究チームが今回、精製された構成要素を用いて、好熱菌Thermotoga maritima（Tma）由来のタイプI-B1システムを再構成し、その特性を解析し、その結果を、Biochemical Journal 誌から紹介しています。

[詳細]

　タイプI-Bシステムは、最も豊富に存在するタイプI CRISPRシステムであるだけでなく、最も多様性に富んでいます。他のタイプI のサブタイプとは異なり、そのCas8サブユニット（Cas8b）が多様がゆえに単系統群を形成しません。

　Cas8bタンパク質は、配列類似性に基づいて10種類以上のバリアント（Cas8b1～Cas8b15）に分類されます。一部のCas8bバリアントは、I-BサブタイプのCas8bバリアントよりも、タイプ Iの他のサブタイプのCas8タンパク質（Cas8aやCas8cなど）とより類似しています。したがって、単一のタイプI-Bシステムを特徴づけるだけでは、I-Bサブタイプのバリアントの標的特異性に関する知見は得られません。そのため、多様な用途に対応するタイプI-B ベースのツールを開発するには、複数のシステムにわたってPAM特異性とCas8bバリアントとの相関関係をより広範に特徴づける必要があります。

　I-Bは多くの原核生物において最適化されているため、内因性の編集および操作アプローチが可能となっています。内因性のI-Bシステムを乗っ取ることで、原核細胞における効率的な遺伝子編集が実現されています。直接比較試験では、内因性のI-Bエディターは、ベンチマークであるSpyCas9を凌駕する性能を示し、異種Cas9の細胞毒性を回避できます。内因性遺伝子ノックダウン法（CRISPRi）も、I-Bシステムを用いて開発されています。

　さらに、バイオインフォマティクス研究により、新規タンパク質結合やドメイン融合を持つ多くの天然由来のタイプI エフェクターが同定されており、進化的に最適化されたゲノムエディターの多様な可能性が示唆されています。例えば、最近特性解析されたP. membranacea シアノバクテリア210A、Rippkaea orientalis、およびAnabaena variabilis 由来のトランスポゾン結合型I-Bカスケードシステムは、RNA誘導型DNA転移を本来的に行う能力を有しています [関連crisp_bio記事参照]。

　研究チームによってTma由来のサブタイプI-Bについて以下のことが明らかにされました：

• 再構成されたシステムは、RNA誘導型DNA結合、PAM依存的な標的識別、Cas3を介した分解、および7つのPAM近傍ヌクレオチドにわたるシード領域の解析など、典型的なタイプI CRISPR-Casシステムの機能を示しました。
• 次世代シーケンシングに基づくPAMライブラリースクリーニングを介して、アレイリピート隣接配列（AAC）に対する強い識別能を持つYYDコンセンサスPAM（Y = C/T、D = G/A/T）が同定されました。
• 包括的なPAMプロファイリングにより、非コンセンサス配列に対するコンテキスト依存的な許容性が明らかになり、プライミングに関与する可能性のある多数の中間的活性を示すPAMが同定されました。
• 他の特性解析済みタイプI-B システムとの比較により、Cas8bバリアントと位置-3の特異性、位置-2における保存されたピリミジン選択性、および位置-1における多様性との相関が明らかになりました。

　本研究は、バイオテクノロジー応用向けの耐熱性タイプI-Bプラットフォームを確立し、最も豊富なCRISPR-CasサブタイプにおけるPAMの多特異性と自己識別能のバランスをとる進化メカニズムに関する知見を提供します。

[関連crisp_bio記事]

• CRISPRメモ_2019/05/26 [第6項] タイプIII-B CRISPR-Casシステムが、自己転写物と外来DNAからの転写物を識別する分子機構 - 免疫システムの標的配列の要件
• 2021-11-12 好熱性微生物Thermoanaerobacterium Aotearoenseの内在タイプI-B CRISPRシステムの同定と自家ゲノム編集への応用.
• 2022-12-13 高度好熱菌Thermus thermophilusの内在性CRISPR-Casシステムによる効率の良いゲノム編集.
• 2023-10-11 熱安定性のタイプI-B CRISPR-Casシステムによる多重な直交型ゲノム編集.
• 2025-05-16 Hi-TARGET: 好熱性酢酸菌Thermoanaerobacter kivuiのための高速, 効率的, 多用途なタイプI-B CRISPRゲノム編集ツール.
• 2025-09-15 好熱性酢酸生成細菌Thermoanaerobacter kivuiのための耐熱性Cas9系ゲノム編集システム.
• 2021-03-29 CRISPRシステムを帯びたトランスポゾンのホーミング機構.
• 2021-10-21 マルチサブユニットのCascadeとCRISPRトランスポゾンの特性解析と利用を，TXTLで促進.
• 2023-08-01/09-16 タイプI-B CRISPRエフェクターがTn7様トランスポゾンをリクルートする分子機構.

[出典]

• "Target discrimination and PAM profiling of the Thermotoga maritima type I-B CRISPR system" Mallon J, Lenihan CJ, Shridhar S, Bailey S. Biochem J. 2026-04-28. https://doi.org/10.1042/bcj20260189 [所属] Brandeis University (米国), Johns Hopkins University Bloomberg School of Public Health