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CRISPR再現(xiàn)新系統(tǒng),PCR Clean助力分子生物學(xué)研究

更新時(shí)間:2023-12-16  |  點(diǎn)擊率:368

分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn),需要定期清潔實(shí)驗(yàn)環(huán)境,德國(guó)MB公司的PCR Clean,高效清除實(shí)驗(yàn)室中的DNADNA酶、RNA、RNA酶污染。

 

測(cè)序數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)挖掘是發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)家族和功能系統(tǒng)的有力方法。這種方法已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了多種CRISPR-Cas系統(tǒng),這些系統(tǒng)是微生物rna引導(dǎo)的適應(yīng)性免疫系統(tǒng),已成為幾種分子技術(shù)的基礎(chǔ),特別是可編程基因組編輯。然而,現(xiàn)有的序列挖掘方法落后于現(xiàn)在包含數(shù)十億蛋白質(zhì)的指數(shù)增長(zhǎng)數(shù)據(jù)庫,這限制了罕見蛋白質(zhì)家族和關(guān)聯(lián)的發(fā)現(xiàn)。

 

研究人員試圖在所有現(xiàn)有的公開可用的測(cè)序數(shù)據(jù)中全面列舉crispr相關(guān)的基因模塊。最近,一些以前未知的生化活動(dòng)與CRISPR系統(tǒng)的可編程核酸識(shí)別有關(guān),包括轉(zhuǎn)位和蛋白酶活性。我們推斷,更多不同的酶活性可能與CRISPR系統(tǒng)相關(guān),其中許多可能在現(xiàn)有序列數(shù)據(jù)庫中豐度較低。

 

相關(guān)研究發(fā)表在《Science》上,文章標(biāo)題為:“Uncovering the functional diversity of rare CRISPR-Cas systems with deep terascale clustering"。

 

科研人員開發(fā)了基于位置敏感哈希的快速聚類(FLSHclust),這是一種基于位置敏感哈希的線性縮放的并行深度聚類算法。FLSHclust在聚類性能上接近黃金標(biāo)準(zhǔn)的二次縮放算法MMseqs2??蒲腥藛T將FLSHclust應(yīng)用于一個(gè)敏感的CRISPR發(fā)現(xiàn)管道,并確定了188個(gè)以前未報(bào)道的CRISPR相關(guān)系統(tǒng),包括許多罕見的系統(tǒng)。

 

科研人員對(duì)新發(fā)現(xiàn)的四個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)表征。研究人員檢測(cè)了在crispr相關(guān)DNA損傷誘導(dǎo)基因G (DinG)樣解旋酶中插入HNH核酸酶結(jié)構(gòu)域的IV型系統(tǒng)。研究發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)表現(xiàn)出rna引導(dǎo)的原間隔器鄰近基序(PAM)依賴的定向雙鏈DNA (dsDNA)降解,這需要三磷酸腺苷(ATP)水解和DinG-HNH蛋白的HNH核酸酶功能。這是具有特定干擾機(jī)制的IV型系統(tǒng)的演示。研究鑒定了兩種I型系統(tǒng),它們含有插入在Cascade的不同亞基(Cas8-HNHCas5-HNH)中的HNH核酸酶結(jié)構(gòu)域。研究發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)系統(tǒng)都進(jìn)行精確的雙鏈DNA切割和單鏈DNA (ssDNA)切割??蒲腥藛T還觀察到Cas5-HNH系統(tǒng)對(duì)ssDNA的側(cè)支切割??蒲腥藛T證明了這兩種系統(tǒng)都可以應(yīng)用于人類細(xì)胞的基因組編輯,并且Cas8-HNH系統(tǒng)具有高度特異性。我們還研究了候選的VII型系統(tǒng),包括一個(gè)最小的Cas7-Cas5效應(yīng)復(fù)合物和一個(gè)干擾蛋白,包括一個(gè)β-CASP結(jié)構(gòu)域。這些新發(fā)現(xiàn)的系統(tǒng)可能來源于III-ECRISPR系統(tǒng),并且是RNA靶向的。

 

研究發(fā)現(xiàn)的其他CRISPR連接系統(tǒng),包括額外的潛在效應(yīng)和適應(yīng)成分,兩個(gè)以前未知的Mu轉(zhuǎn)座子與CRISPR系統(tǒng)的關(guān)聯(lián),以及許多新發(fā)現(xiàn)的與V型系統(tǒng)相關(guān)的蛋白質(zhì)和結(jié)構(gòu)域。我們還發(fā)現(xiàn)了Cas9作為抗crispr機(jī)制的潛在共選擇實(shí)例,并注意到幾個(gè)非crispr高變量有規(guī)律地穿插重復(fù)序列。


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