[CRISPR-Cas System] Diverse virus-encoded CRISPR-Cas systems include streamlined genome editors

[Diverse virus-encoded CRISPR-Cas systems include streamlined genome editors]라는 제목의 논문을 읽기 시작했다.

 

Abstract

: 초록을 읽어보면 먼저 CRISPR-Cas system이 viral infection에 대응하기 위한 adaptive RNA-guided mechanism임을 설명한다. metagenomic data로부터 다양한 bacteriophage가 CRISPR system을 encode하고 있음을 발견했다고 밝힌다. 예시로 Cas lambda를 든다. 이를 통해 phage가 새로운 CRISPR-Cas system의 source가 될 수 있으며 plant와 human cell에서 genome editor로서 가지는 가치에 대해 강조한다.

 

Introduction

: 기존에도 bacteriophage가 CRISPR system을 encode한다는 보고가 있었음을 밝힌다. 적은 예시만 존재한다는 한계점을 극복하기 위해 여러 source에서 얻은 metagenomic data를 분석해서 phage genome에서 ecnode하는 CRISPR-Cas system을 규명했음을 설명한다.

 

Results

metagenomic data로부터 6000개의 CRISPR-encoding phage를 찾았음을 보인다. CRISPR-Cas system을 갖춘 phage가 0.4% 정도로 매우 적음을 강조한다. 상대적으로 매우 적은 phage만이 Cas effector를 가지고 있음을 설명한다. 이에 대해 host의 Cas effector를 hijack하는 거라는 가설을 세운다. 대부분의 phage encoded CRISPR system이 RNA가 아닌 DNA를 target함을 밝힌다.

phage에서 6종류의 family에 속하는 CRISPR-Cas system을 모두 찾을 수 있었음을 밝힌다. 이 중에 type III와 type VI를 조명한다. type III의 경우 mutation에 의해 CoA를 만들 수 없고 Cms6나 관련된 CARF-domain ribonuclease가 없기 때문에 abortive infection을 일으키지 않는다는 점을 보여준다. type VI의 경우 이 연구에서 처음으로 밝혔음을 강조한다. 마찬가지로 Csx27과 Csx28이 없다는 점에서 다른 mobile genetic element에 competitive하게 작용하는 역할을 함을 설명한다.

Cas9의 특징적인 NHN과 RuvC catalytic domain을 가진 miniature Cas를 phage에서 찾았음을 보고한다. sequence acquisition을 위해 필요한 Cas1, Cas2, 또는 Csn2가 없고 host를 감염시키면서 얻었을 것으로 추정한다. type IV subtype에 대해서도 설명하는데 이 부분은 잘 이해가 안 되었다.

huge bacteriophage에서 발견한 Casλ에 대해 characterization한다. protein sequence 상으로는 similarity가 낮지만 crRNA는 conserved된 hairpin structure를 가지고 있음을 보고한다.

Casλ에서 crRNA를 processing하는 과정을 characteriztion한다. Mg2+에 대한 의존성을 통해 RuvC active site가 관여함을 밝힌다. PAM sequence의 존재 여부를 확인하고 Casλ의 crRNA가 dsDNA를 targeting하는데 실질적인 역할을 함을 설명한다.

앞에서 발견한 Casλ이 plant 또는 human cell에서 genome editing을 위해 사용될 수 있음을 보여준다. Casλ의 활성이 온도에 민감함을 설명한다.

앞에서 밝힌 Casλ의 protein structure를 Cryo-EM으로 풀어서 crRNA processing 등 여러 mechanism을 설명한다.

소감 

: bacteria뿐만이 아니라 phage에서도 CRISPR-Cas system을 encode할 수 있다는 사실이 신기했다.