Новый белок подавляет активность системы CRISPR-Cas

В исследовании, опубликованном в Nature 3 июля, ученые из Института биофизики Китайской академии наук и Университета Торонто (Канада) обнаружили новый анти-CRISPR белок AcrIF25. Он ингибирует активность системы CRISPR-Cas, разбирая комплекс I-F типа (Csy комплекс), что открывает новый подход для точного контроля этой системы.

Система CRISPR-Cas — мощный инструмент для редактирования генов, который бактерии и археи используют для защиты от чужеродной ДНК. Для балансировки этого механизма некоторые бактерии и археи эволюционировали белки, способные подавлять активность CRISPR-Cas, — анти-CRISPR белки (Acr).

В этой работе исследователи сначала с помощью биоинформатики идентифицировали новый анти-CRISPR белок AcrIF25. In vivo тесты показали, что AcrIF25 значительно подавляет активность системы CRISPR-Cas I-F типа у Pseudomonas aeruginosa.

Результаты эксклюзионной хроматографии показали, что AcrIF25 не связывается напрямую с целым Csy комплексом, а специфически взаимодействует с субъединицами Cas7 и отделяет их от комплекса, блокируя функцию CRISPR-Cas.

Для выяснения механизма работы AcrIF25 ученые определили кристаллические структуры самого AcrIF25 и комплекса Cas7:AcrIF25. Они обнаружили, что AcrIF25 взаимодействует с Cas7 через свой C-концевой домен, который перекрывает область связывания между субъединицами Cas7, а также интерфейс между Cas7 и crRNA. Таким образом, связывание AcrIF25 нарушает взаимодействие Cas7 с соседними субъединицами и crRNA, что приводит к разборке всего Csy комплекса.

Примечательно, что AcrIF25 может удалять субъединицы Cas7 из Csy комплекса без использования энергии гидролиза АТФ. AcrIF25 — первый пример белка, который разбирает большую и стабильную белково-нуклеиновую комплекса в отсутствие внешнего источника энергии.

Это исследование не только расширяет понимание механизмов работы Acr белков, но и дает ценные подсказки для разработки новых инструментов редактирования генов в будущем.