Cas9再添一堆表兄弟“爆炸式的CRISPR大发现”

原核生物和噬菌体病毒之间你死我活的斗争导致了多种防御策略的进化，通过不断增长的基因组和宏基因组序列数据库的挖掘，更多的防御策略被发现。第2类CRISPR - CAS系统特别受关注，因为它们的可编程单效应核酸酶在基因组工程和核酸检测工具上大显神威。第2类系统包括基于cas9、cas12和cas13效应蛋白的II、V和VI型。Cas9含有一个HNH核酸酶结构域，一个Ruvc核酸酶结构域，它们一起切割双链DNA。Cas12包含一个单一的Ruvc核酸酶结构域，该结构域切割PAM序列附近的dsDNA，非特异性地切割SSDNA。Cas13包含两个HEPN结构域，专门切割RNA 。来自Arbor公司的科学家们近日在Science发表文章，挖掘了接近30万个不同的CRISPR系统，发现了一系列不同的Cas12家族的效应蛋白。

10TB数据筛选

通过聚集了超过10TB的序列数据，并生成了293985个推定CRISPR - CAS系统的数据库。从这个数据库中，识别了V型系统，其预测效应器的大小范围从720到1093 aa，每个都包含一个C端Ruvc域。V型效应器的分类树分为三大分支: 1 ) cas12a、c、d和e；2 ) Cas12b及其远缘同源物；和3 )与转座子编码的TNPb密切相关的V - U亚型变体。

新发现的效应蛋白

V型CRISPR - CAS系统的区别在于单个RNA引导的含RuVC结构域的效应器Cas12。尽管V - A亚型( cas12a )和V - B亚型( cas12b )的效应蛋白已经被充分研究了，但cas12a蛋白的不同结构域结构和分化的Ruvc序列表明了肯定还有一些表兄弟蛋白没有被发现。在这里，科学家们鉴定和表征了Cas12c、g、h和I. Ca12c、h展示了RNA引导的双链DNA干扰活性。Cas12i显示出明显不同的crRNA间隔区互补和非互补链切割效率，导致主要的dsDNA缺口。cas12g是一种RNA引导的RNase，具有侧链RNase和单链DNase活性。总的说来，这项研究揭示了沿着V型CRISPR - CAS进化的不同路线出现的功能多样性，并扩展了CRISPR工具箱。