张锋再发Cell：两张图详解“魔剪”CRISPR家族！

　　微生物利用多种CRISPR-Cas系统组成了它们的免疫力，其中，2类CRISPR系统（特别是基于核酸酶Cas9的系统）已成为最热门的基因编辑工具。1月初，发表在Molecular Cell杂志上的一项新成果中，CRISPR先驱张锋带领的研究小组发现了两个新型的RNA靶向2类CRISPR系统。

　　同月，张锋与NIH的两位科学家在Cell杂志上发表了题为“Class 2 CRISPR-Cas Systems”的SnapShot，对2类CRISPR系统进行了详细的归纳（见下图）。文章称，基于不同的效应蛋白，CRISPR-Cas系统被分为两类。1类CRISPR-Cas系统利用多个蛋白效应器复合物（multi-protein effector complexes），而2类CRISPR-Cas系统利用单个蛋白效应器。

　　目前，2类CRISPR-Cas系统被分为3种类型、9个亚型。从概念上说，主要包括三个方面的应用：1）基因编辑，包括基因敲除、基因敲入以及引发突变；2）基因调控以及递送各种功能的部件（如转录因子）到DNA中特定的位置；3）靶向ssRNA。

　　那么，1类CRISPR-Cas系统的分类、作用机制、效应器复合物组成、功能等方面的信息又是怎样的呢？2月23日，发表在Cell杂志上另一篇题为“Class 1 CRISPR-Cas Systems”的SnapShot中，三位科学家给出了这些问题的答案。

　　文章称，基于不同的效应蛋白家族，1类CRISPR-Cas系统被分为3个类型（I、III、IV）、12个亚型（如下图）。研究人员在不同的细菌和古细菌中发现了1类系统。举例来说，嗜热微生物中富含1类III型CRISPR-Cas系统。

　　在功能方面，文章称，事实上，1类CRISPR-Cas系统中常见的多个Cas蛋白到目前为止还没有明确特定的功能。最后一部分内容中，作者们提到了抗CRISPR蛋白（Anti-CRISPR Protein）。研究表明，至少某些噬菌体能够编码多种抗CRISPR蛋白。这类蛋白或许可用于抑制CRISPR-Cas系统。

　　小编注意到，去年12月，Cell杂志先后发表2篇与抗CRISPR蛋白相关的研究成果。在题为“Naturally Occurring Off-Switches for CRISPR-Cas9”的研究中，科学家们找到了特异性抑制脑膜炎奈瑟氏球菌CRISPR-Cas9系统的anti-CRISPRs三大不同的家族。研究证实，这些anti-CRISPRs能够被用作人类细胞基因编辑的有效抑制剂。

　　在题为“Inhibition of CRISPR-Cas9 with Bacteriophage Proteins”的研究中，科学家们在李斯特菌中找到了多种称为anti-CRISPRs的抑制剂。其中，AcrIIA2和AcrIIA4两个抑制剂能够阻断酿脓链球菌Cas9酶或SpyCas9酶的活性。研究人员表示，这些anti-CRISPR的序列是通过先前的噬菌体感染留在细菌基因组中的。正如CRISPR技术是开发自细菌天然的抗病毒系统，我们也可以利用病毒躲避细菌防御的anti-CRISPR蛋白寻找关闭开关。