诺奖得主Science重大发现：新型CRISPR系统

　　

生物通报道  来自德克萨斯大学奥斯汀分校、斯坦福大学医学院和其他两家研究机构的科学家们发现，细菌具有一个可以识别及破坏危险病毒的系统，其利用了涉及核糖核酸（RNA）的一种新机制。它与捕获外源DNA的CRISPR/Cas系统非常相似。这一研究发现有可能促成一些更好的方法来阻止杀死农作物及阻碍奶酪和酸奶等乳制品生成的病毒。

这项研究在线发布在2月25日的《科学》（Science）杂志上。斯坦福大学病理学与遗传学教授Andrew Fire，与德克萨斯大学奥斯汀分校细胞与分子生物学研究所所长lan Lambowitz是这篇论文的共同资深作者。Andrew Fire因发现RNA干扰而共享了2006年的诺贝尔生理学或医学奖。

RNA和DNA对于生命至关重要。在人类及许多生物体中，DNA分子是身体的蓝图，而RNA分子则是施工者——阅读蓝图，构建身体并维持生命功能。

研究小组第一次发现了细菌可以从病毒入侵者那里夺得一些RNA片段，并将这些RNA整合到自身的基因组中，利用这一信息来作为辨认照片。在未来它们会帮助细菌识别及破坏危险的病毒。

Lambowitz说：“这一机制在细菌中发挥了防御作用。你可以想象将它移植到其他生物体内，利用它来作为一种病毒探测器。”

新发现的机制将来自病毒的DNA和RNA辨认照片储存到了细菌的基因组中。研究人员说，从进化的观点来看这是有道理的，因为一些病毒是基于DNA，而另一些则是基于RNA。

Lambowitz说，下一步研究人员可以探讨如何遗传改造诸如西红柿一类的作物，使得它们的每个细胞携带上这种病毒探测器。然后研究人员可以进行可控的实验室实验，改变环境条件来观察这些改变会对病原体的传播造成怎样的影响。

“组合这些植物与它们面对的环境（无论是自然的或是应用除草剂、杀虫剂或杀菌剂），有能促使发现病毒进入到这些植物去的机制及潜在的载体是什么，”论文的共同第一作者、德克萨斯大学奥斯汀分校助理研究员Georg Mohr说。

另外就是应用于乳制品行业中，因为病毒经常感染生产奶酪和酸奶的细菌，导致生产过程减慢或甚至阻止乳制品生成。当前，阻止病毒感染的过程复杂且代价高昂。Lambowitz和Mohr说可以改造乳酸菌来记录它们的病毒互作，并抵御继发感染。

这一基于RNA的防御机制与以往发现的CRISPR/Cas密切相关，在CRISPR/Cas中细菌是夺取DNA片段并将它们作为辨认照片储存（Nature：揭示CRISPR/Cas9的DNA靶向切割机制 ）。这种方法已促使开发出了一种可编辑几乎所有活体生物基因组的新途径，发动了一场生物研究革命（Nature：CRISPR带来的一场生物医学大变革 ）并引发了一场专利战（The scientist聚焦张锋CRISPR专利大战 ），研究人员说并不期待这一新发现将对基因编辑起作用。但利用这一酶机制来将一些RNA片段整合到基因组中十分地新奇，其具有潜在的生物技术应用价值。

研究人员是在一种海洋常见细菌Marinomonas mediterranea中发现这一新防御机制的。它是一类叫做γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria）的微生物的组成部分，γ-变形菌纲中包含许多的人类病原体，包括引起霍乱、鼠疫、肺感染和食物中毒的细菌。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文索引：

Direct CRISPR spacer acquisition from RNA by a natural reverse transcriptase–Cas1 fusion protein.Science  26 Feb 2016:Vol. 351, Issue 6276, pp. DOI: 10.1126/science.aad4234