什么是Crispr系统?Crispr如何在免疫系统中发挥作用?

tech2022-08-25  120

博主系计算机专业生物信息方向,近来被boss安排来做anti-crispr预测问题,从了解CRISPR机制开始,在文献+各类讲解视频的轰炸下,略有收获(感受到了来自不同学科的学习乐趣,逃。。),写一篇博客来记录一下自己对CRISPR的理解。

1. 背景及应用

CRISPR技术是一种强大的基因组编辑工具,省时间且编辑精度高,被广泛应用于各类生物学问题研究中,对于生物学家了解生物体内的代谢过程, 生物体内基因的功能研究和现代基因治疗都有着至关重要的作用。

2. CRISPR

CRISPR技术是细菌体内的获得性免疫系统, 是用来对抗侵略细菌的外源DNA, 质粒和噬菌体的(类似于人体的获得性免疫)。

如上图所示,噬菌体附着在细菌表面,释放DNA到细菌体内复制DNA并繁衍后代,最终脱离细菌导致被侵染的细菌死亡,CRISPR技术是细菌体内用于对抗病毒入侵的免疫系统。

CRISPR(clusted regularly interspaced short palindromic repeats)

(1) short: DNA repeats是短的,通常为28-37bp (2) palindromic: 每一段DNA repeats都是回文的,即从左到右读和从右到左读是一样的 (3) regularly interspaced: 每段DNA repeats之间都有规律性的DNA,称作Spacer DNA,该段DNA为phage DNA片段用于免疫识别。

如上图所示,在phage第一次侵染bacteria时,会复制phage的一段基因到bacteria的基因序列上(可视作已获取该phage的免疫),第二次该phage去侵染时,bacteria识别该段基因序列,并破坏序列结构,成功防御。

3. anti-CRISPR的检测方法

该部分主要介绍两种较为成熟的anti-CRISPR检测方法:(1)guilt-by-association方法;(2)self-targetting。

3.1 guilt-by-association

主要思路:

检测anti-Crispr的下游稳定物质:包括anti-CRISPR-associated的HTH蛋白质,再利用基因组定位技术以高可信度预测新的假想protein family的anti-CRISPR活性。

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