CRISPR-Cas系统控制蛋白酶

CRISPR-Cas系统是原核生物防御外敌遗传元件侵袭的适应性免疫手段。目前已发现CRISPR-Cas系统gRNA靶向调控切割DNA或者RNA核酸酶；还发现有gRNA靶向调控的DNA转座酶【1，2】。除上述核酸操控加工的CRISPR系统外，还存在有一类是CRISPR系统控制的蛋白酶【3，4】。

隶属于Class I家族的Type III-E亚型效应蛋白Cas7-11是类特殊的CRISPR系统，系统内多效应亚基融合形成一个巨大的单亚基，命名为gRAMP （Giant Repeat Associated Mysterious Protein） 。与gRAMP基因位点邻近有THP/CHAT蛋白酶 （Csx29） ，可与gRAMP形成复合物。2022年8月25日，Science发表了可爱龙团队胡纯一博士领衔的研究论文，他们经过结构与功能详尽分析，揭示了Cas7-11通过gRNA靶向激活蛋白酶Csx29，Csx29蛋白酶对同样位于邻近的底物Csx30进行切割 （请见：） 。

Csx30蛋白功能尚不清楚，其被切割后对生物的生理意义也不清楚。8月18和8月22日，bioRxiv预印本网站上，分别上传了日本东京大学Hiroshi Nishimasu、美国麻省理工大学 Jonathan S. Gootenberg团队合作题为RNA-triggered protein cleavage and cell death by the RNA-guided type III-E CRISPR-Cas nuclease-protease complex，以及北京化工大学冯越教授与清华大学杨茂君教授合作题为Structural and functional insights into the type III-E CRISPR-Cas immunity的两篇论文（），该两篇论文不仅阐述了在gRNA激活蛋白酶Csx29并切割蛋白底物Csx30；并且这两篇论文都同时明确证实了Csx30切割之后会诱导细胞死亡。

2022年11月3日，Science再次发表了两篇关于Cas7-11系统的背靠背研究。来自东京大学Nishimasu实验室的Kazuki Kato、Sae Okazaki和来自麻省理工Gootenberg实验室的姜凯议、Schimidt-Ulms以共同一作发表名为RNA-triggered protein cleavage and cell growth arrest by the type III-E CRISPR nuclease-protease的文章。作者们首次揭示Cas7-11,CSX29, CSX30 和RPOE作为细菌免疫系统的作用。研究发现Cas7-11和Csx家族的蛋白形成gRNA激活的蛋白酶系统并且重新把此系统编程为人源细胞内可用的翻译后报告基因系统。来自Broad研究院的张锋/Strecker团队发表了研究：RNA-activated protein cleavage with a CRISPR-associated endopeptidase，论文对Cas7-11、crRNA激活Csx29蛋白酶活性的机制进行了结构与功能研究。研究还展示了Csx30被切割后，解除了对sigma因子的抑制，开放了一批新基因转录。利用这一体系，张团队开发了RNA检测体系。下面以Nishimasu-Gootenberg论文进行介绍。