中國科大孫寶林教授研究組在CRISPR-Cas系統調控細菌基因組重塑...



近日,中國科學技術大學生命學院及醫學中心孫寶林研究組在CRISPR-Cas系統領域研究取得進展,在美國微生物學會知名期刊mSphere上發表題為《Chromosomal Targeting by the Type III-A CRISPR-Cas System Can Reshape Genomes in Staphylococcus aureus》的研究論文。

CRISPR-Cas(成簇的規律間隔的短回文重復序列及其相關蛋白質)系統是原核生物特有的一類適應性免疫系統,可以保護宿主不受外源核酸的入侵。目前關于CRISPR-Cas系統的研究主要集中在對其防御機制的研究,以及被開發為基因編輯工具運用于原核和真核生物的基因組編輯。然而,CRISPR-Cas系統對于宿主如何識別自我及外源核酸,以及如何影響自身基因組穩定性的分子機制卻知之甚少。本研究發現,在攜帶III-A型CRISPR-Cas系統的金黃色葡萄球菌中,CRISPR-Cas系統靶向攻擊宿主基因組不僅會導致宿主死亡,還可以促使宿主通過重塑基因組來逃逸自我免疫。SCCmec(葡萄球菌染色體盒式mec)元件是金黃色葡萄球菌基因組上一類攜帶耐藥基因的可移動遺傳元件,賦予金黃色葡萄球菌對β-內酰胺類抗生素產生抗性。該研究利用CRISPR-Cas系統靶向攻擊SCCmec元件上的抗性基因mecA,結果發現絕大多數存活細胞都發生了基因組重塑,其共同特征是在SCCmec元件內部發生了包含靶基因在內16 kb左右的大片段序列丟失。該研究不僅深入闡釋了III-A型CRISPR-Cas系統作用的分子機制,也為CRISPR-Cas系統在細菌病原體的臨床感染治療的應用提供了新的策略。

孫寶林教授為該論文通訊作者,關靜為第一作者,其他作者還包括同實驗室的王婉瑩同學。該研究得到了國家自然科學基金和中科院先導項目的支持。




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