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

分子生物學實驗，需要定期清潔實驗環(huán)境，德國MB公司的PCR Clean，高效清除實驗室中的DNA、DNA酶、RNA、RNA酶污染。

測序數(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與CRISPR系統(tǒng)的可編程核酸識別有關(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準的二次縮放算法MMseqs2。科研人員將FLSHclust應(yīng)用于一個敏感的CRISPR發(fā)現(xiàn)管道，并確定了188個以前未報道的CRISPR相關(guān)系統(tǒng)，包括許多罕見的系統(tǒng)。

科研人員對新發(fā)現(xiàn)的四個系統(tǒng)進行了實驗表征。研究人員檢測了在crispr相關(guān)DNA損傷誘導基因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-HNH和Cas5-HNH)中的HNH核酸酶結(jié)構(gòu)域。研究發(fā)現(xiàn)這兩個系統(tǒng)都進行精確的雙鏈DNA切割和單鏈DNA (ssDNA)切割。科研人員還觀察到Cas5-HNH系統(tǒng)對ssDNA的側(cè)支切割。科研人員證明了這兩種系統(tǒng)都可以應(yīng)用于人類細胞的基因組編輯，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)，包括一個最小的Cas7-Cas5效應(yīng)復合物和一個干擾蛋白，包括一個β-CASP結(jié)構(gòu)域。這些新發(fā)現(xiàn)的系統(tǒng)可能來源于III-E型CRISPR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機制的潛在共選擇實例，并注意到幾個非crispr高變量有規(guī)律地穿插重復序列。