CRISPR（規(guī)律成簇的間隔短回文重復(fù)）是細(xì)菌用來(lái)抵御病毒的一個(gè)基因系統(tǒng)，該系統(tǒng)在基因工程領(lǐng)域的應(yīng)用潛力巨大，由此吸引了許多科學(xué)家的注意。而Emory大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，這一系統(tǒng)還能幫助細(xì)菌躲避哺乳動(dòng)物的免疫系統(tǒng)，文章于四月十四日發(fā)表在Nature雜志上。

乳品行業(yè)的研究者們，希望能夠阻止噬菌體和病毒對(duì)奶酪/酸奶生產(chǎn)的影響，他們?cè)谘芯恐邪l(fā)現(xiàn)了作為細(xì)菌免疫系統(tǒng)的CRISPR。細(xì)菌能夠?qū)⑹删w的DNA片段整合到CRISPR區(qū)域，并利用這一信息抵御噬菌體的入侵。

現(xiàn)在，Emory大學(xué)醫(yī)學(xué)院和Emory疫苗中心的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌Francisella novicida的傳染力依賴CRISPR系統(tǒng)。這種細(xì)菌是Tularemia致病菌和腦膜炎致病菌的近親。研究人員發(fā)現(xiàn)，F. novicida在哺乳動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)生長(zhǎng)時(shí)，會(huì)通過CRISPR系統(tǒng)關(guān)閉自身的一個(gè)基因，以避免被宿主免疫系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)并摧毀。他們認(rèn)為，抑制CRISPR系統(tǒng)能夠使細(xì)菌在免疫系統(tǒng)面前顯形，這一發(fā)現(xiàn)有望加速相關(guān)疫苗的研發(fā)。

F. novicida主要感染嚙齒類，極少感染人類。這種細(xì)菌往往被用作研究F. tularensis的模型，而F. tularensis是潛在的生物武器。研究人員分離了CRISPR系統(tǒng)存在缺陷的F. novicida菌株，發(fā)現(xiàn)CRISPR系統(tǒng)中的一個(gè)蛋白對(duì)其毒力有重要影響?！霸撏蛔儗?duì)細(xì)菌的影響很大，”Emory大學(xué)醫(yī)學(xué)院的助理教授David Weiss說(shuō)?！耙吧?/SPAN>F. novicida會(huì)殺死小鼠，而突變型過幾天就被機(jī)體清除?！?/SPAN>

研究顯示，在細(xì)菌感染哺乳動(dòng)物細(xì)胞時(shí)，需要一個(gè)CRISPR基因關(guān)閉脂蛋白的合成，脂蛋白是細(xì)菌細(xì)胞膜的組成成分。如果將宿主的免疫細(xì)胞比作大海中的鯊魚，那么對(duì)于它們來(lái)說(shuō)，細(xì)菌脂蛋白就如同海水里的血一般充滿著吸引力。因此，為了不被免疫系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌就必須關(guān)閉脂蛋白的生產(chǎn)。文章的第一作者Tim Sampson與Weiss一同解析了CRISPR系統(tǒng)關(guān)閉脂蛋白合成的機(jī)制。細(xì)菌的CRISPR系統(tǒng)包括蛋白編碼基因，和重復(fù)的噬菌體DNA片段。這些重復(fù)片段所生成的RNA，會(huì)引導(dǎo)Cas9酶對(duì)噬菌體DNA進(jìn)行切割。

研究人員發(fā)現(xiàn)，F. novicida的CRISPR系統(tǒng)還會(huì)生成一種RNA，引導(dǎo)Cas9對(duì)脂蛋白基因進(jìn)行調(diào)節(jié)。Weiss指出，Cas9調(diào)節(jié)系統(tǒng)使F. novicida能夠在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候有效下調(diào)脂蛋白?！俺饲懈钍删w基因以外，Cas9還能夠調(diào)節(jié)細(xì)菌基因，這是一項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)，”Sampson說(shuō)。

研究人員又與Emory大學(xué)的助理教授Yih-Ling Tzeng合作，對(duì)Cas9缺陷型腦膜炎奈瑟菌（Neisseria meningitidis）進(jìn)行研究，這種細(xì)菌會(huì)感染人體引發(fā)腦膜炎。研究顯示，Cas9的缺陷影響了這種細(xì)菌的入侵和復(fù)制能力，說(shuō)明在其他細(xì)菌中Cas9和CRISPR也與感染能力有關(guān)。

“具有Cas9的細(xì)菌大多是致病菌或是人體內(nèi)的常見菌，”Sampson說(shuō)。“我們相信，在其他細(xì)菌與宿主的相互作用中，Cas9和CRISPR系統(tǒng)也具有類似功能?！?/SPAN>