2012年1月5日，據(jù)《每日科學(xué)》報(bào)道,，細(xì)菌具有適應(yīng)性免疫系統(tǒng)，以保護(hù)它們免受個(gè)別病毒和其他外來侵略者的攻擊,，這些知識(shí)對(duì)于科學(xué)界來說,，還相對(duì)比較新。現(xiàn)在世界各地的科學(xué)人員正在研究這些系統(tǒng)如何發(fā)揮作用并將這些知識(shí)應(yīng)用到工業(yè)和醫(yī)藥領(lǐng)域,。
現(xiàn)在,，格魯吉亞大學(xué)的一支研究隊(duì)伍已經(jīng)發(fā)現(xiàn)如何利用細(xì)菌的免疫系統(tǒng)來選擇性靶向和沉默基因。這項(xiàng)研究,，在線發(fā)表于最新一期的《分子細(xì)胞》（Molecular Cell）期刊上,，揭示了一個(gè)強(qiáng)大的新工具,，將對(duì)生物技術(shù)和生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
"科學(xué)家研究細(xì)菌和其他微生物,，以了解基本的生活過程并改善它們?cè)谑称?、生物燃料和藥品安全生產(chǎn)中的應(yīng)用，并打擊那些能引起疾病的細(xì)菌,，"Michael Terns說,，UGA富蘭克林藝術(shù)和科學(xué)學(xué)院生化分子遺傳學(xué)教授。 "現(xiàn)在我們有一種新的方式來編程細(xì)菌,，以減少甚至消除我們所選的基因的表達(dá),。"
細(xì)菌免疫系統(tǒng)由兩部分組成。第一部分為RNA（一種分子,，與DNA一樣,，包含遺傳信息），它發(fā)揮著尋的信號(hào)（即尋找目的）靶向病毒或其他細(xì)胞入侵者,。第二部分是一組復(fù)雜的蛋白質(zhì),，負(fù)責(zé)切割入侵者的遺傳物質(zhì)。2009年發(fā)表于《細(xì)胞》（Cell）期刊上的一篇文章中,，Terns和聯(lián)合首席研究員Becky Terns及他們的同事第一次描述了這個(gè)途徑--即CRISPR-Cas免疫系統(tǒng)的Cmr分枝是如何工作的,。
在他們的最新研究中，研究人員進(jìn)一步加深了他們對(duì)這個(gè)系統(tǒng)的了解,，并且利用這些深度知識(shí)來劫持細(xì)菌的免疫系統(tǒng),，指導(dǎo)它的尋的系統(tǒng)靶向研究人員所選擇的目標(biāo)。
使用定制的帶有一個(gè)修飾尋信號(hào)的CRISPR RNA,，科學(xué)家們能夠摧毀一種蛋白質(zhì)的編碼信息,，這種蛋白質(zhì)負(fù)責(zé)抵抗最常見的抗生素家族，β-內(nèi)酰胺類抗生素（包括如阿莫西林）,。
Becky Terns,，喬治亞大學(xué)團(tuán)隊(duì)的共同領(lǐng)導(dǎo)，解釋說,，"在這項(xiàng)研究中,，我們發(fā)現(xiàn)了系統(tǒng)通常使用的RNA的主要特點(diǎn)，隨后的研究表明,，利用該信息我們可以用精心設(shè)計(jì)的"尋的"RNAs來編程系統(tǒng),，以毀滅新的靶標(biāo)。新的靶標(biāo)將遠(yuǎn)不止病毒和其他入侵者,，基本上可以是存在于被研究的生物體中的任何基因,。因?yàn)槲覀円呀?jīng)鑒定出了該系統(tǒng)的組成部分，我們可以將它引入到不含有它的其他生物體中,，來進(jìn)一步擴(kuò)展它在工業(yè)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用,，這是可能的,。"
她指出，最著名的CRISPR - CAS系統(tǒng)是靶向并切割DNA,。UGA團(tuán)隊(duì)所研究的CRISPR - CAS系統(tǒng)中靶向RNA的唯一一個(gè)例子,，RNA分子發(fā)揮著DNA和蛋白質(zhì)之間媒介物的作用，在細(xì)胞中具有各種各樣的功能,。 "切割其自身的DNA將會(huì)殺死一個(gè)生物體,。沉默特定的RNAs將能夠允許更多更復(fù)雜的應(yīng)用，"Terns 說,。
研究人員可以系統(tǒng)地關(guān)閉單個(gè)基因的功能,，例如，來辨別它們?cè)谥匾募?xì)胞進(jìn)程中發(fā)的作用,?？梢孕揎椉?xì)菌基因的表達(dá)，利用它們來降解植物材料生產(chǎn)生物燃料或產(chǎn)生藥物,，如胰島素,，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。
"CRISPR-Cas防御系統(tǒng)新分支詳細(xì)的生化研究--即靶向RNA分子的系統(tǒng),，揭示了細(xì)菌軍械庫中一個(gè)強(qiáng)有力的武器,，抵御病毒和移動(dòng)元件，"Michael Bender說,，她負(fù)責(zé)國家衛(wèi)生研究院下屬的全國普通醫(yī)學(xué)科學(xué)研究所的RNA加工和功能研究的撥款,。 "此外，通過定義該系統(tǒng)的關(guān)鍵部件,，Terns博士和他們的同事們已經(jīng)做好了準(zhǔn)備開發(fā)一種新的工具,，針對(duì)多種類型細(xì)胞中的特定RNA分子，有望為生物醫(yī)學(xué)研究人員提供了一個(gè)寶貴的新途徑來分析基因的功能,。"
Michael Terns補(bǔ)充說,，"自從CRISPR - CAS系統(tǒng)被發(fā)現(xiàn)，就已經(jīng)討論過了它在生物科技中應(yīng)用的可能性,，而這項(xiàng)工作將使這些巨大潛力的其中一些成為現(xiàn)實(shí),。"
該項(xiàng)研究由國家衛(wèi)生研究院（NIH），包括美國恢復(fù)和再投資法案基金,。（生物谷bioon.com）
doi:10.1016/j.molcel.2011.10.023
PMC:
PMID:
Essential Features and Rational Design of CRISPR RNAs that Function with the Cas RAMP Module Complex to Cleave RNAs
Caryn R. Hale, Sonali Majumdar, Joshua Elmore, Neil Pfister, Mark Compton, Sara Olson, Alissa M. Resch, Claiborne V.C. Glover III, Brenton R. Graveley, Rebecca M. Terns, Michael P. Terns.
Summary： Small RNAs target invaders for silencing in the CRISPR-Cas pathways that protect bacteria and archaea from viruses and plasmids. The CRISPR RNAs (crRNAs) contain sequence elements acquired from invaders that guide CRISPR-associated (Cas) proteins back to the complementary invading DNA or RNA. Here, we have analyzed essential features of the crRNAs associated with the Cas RAMP module (Cmr) effector complex, which cleaves targeted RNAs. We show that Cmr crRNAs contain an 8 nucleotide 5′ sequence tag (also found on crRNAs associated with other CRISPR-Cas pathways) that is critical for crRNA function and can be used to engineer crRNAs that direct cleavage of novel targets. We also present data that indicate that the Cmr complex cleaves an endogenous complementary RNA in Pyrococcus furiosus, providing direct in vivo evidence of RNA targeting by the CRISPR-Cas system. Our findings indicate that the CRISPR RNA-Cmr protein pathway may be exploited to cleave RNAs of interest. Highlights： ► CRISPR RNA function requires a conserved CRISPR sequence tag ► CRISPR RNAs can be engineered to direct cleavage of novel target RNAs ► The Cmr complex cleaves complementary RNAs in vivo
