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CRISPR抗体:发现、机理和功能

Karen L. Maxwell教授从事CRISPR的研究,近日在《Nature》发文,对CRISPR抗体的发现、机理和功能进行了详细阐述。

CRISPR–Cas适应性免疫系统在细菌和古细菌中普遍存在。最近的研究表明,这些系统在限制性水平基因转移方面具有最小的长期进化效应。

这表明,逃避CRISPR–CAS免疫的能力广泛存在于噬菌体和其他移动遗传元素。Karen L. Maxwell研究了噬菌体如何利用CRISPR抗体蛋白,让CRISPR–CAS系统失活。




a. 当被宿主CRISPR–CAS系统靶向的时候,携带CRISPR抗体基因(ACR)可以使噬菌体生存和繁殖。

b. 上图:一个可视化的关联推定方法,CRISPR抗体基因所处的位置,即刻上调CRISPR抗体转录调节基因,用来识别新的CRISPR抗体基因.

  下图:一个可视化的自我靶向方法,用来识别新的CRISPR抗体基因。这是基于这样的逻辑假设:一个活动的CRISPR-Cas系统和一个靶向宿主基因组的CRISPR RNA,结果不是基因打靶或细胞死亡的话,他们是不能共存的。因此,CRISPR抗体蛋白,被编码进移动基因元素,被表现在同一个细胞, 可以阻止细胞自我靶向致死。

c. 三种类型的CRISPR抗体蛋白的活动机制。

  CRISPR核心被转录和加工进入成熟的crRNAs,结合CAS蛋白,形成核糖核蛋白复合物,称为级联。

  级联调查细胞寻找crRNA互补序列。当找到一个匹配时,Cas3核酸酶引入到 合成体,被打靶的DNA被裂解(未显示)。

  AcrF1和AcrF2绑定Cas3核酸酶,阻止它劈开目标DNA.


基因转移泛指基因或DNA片段在不同生物个体之间的传递,包括横向和纵向两个方向。纵向传递即通过繁殖进行的亲代和子代的基因传递,基因横向传递:水平基因转移(horizontal gene transfer, HGT),又称侧向基因转移(lateral gene transfer, LGT),是指在差异生物个体之间,或单个细胞内部细胞器之间所进行的遗传物质的交流。

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参考文献

Anti-CRISPR: discovery, mechanism and function

April Pawluk,Alan R. Davidson& Karen L. Maxwell

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