研究CRISPR-Cas基因组的基因背景用于CRISPR基因组抗微生物剂
摘要：CRISPR-Cas系统是一种适应性免疫系统，能够保护原核生物免受外来遗传元素的侵害。在过去感染事件中获得的遗传模板使得DNA交互酶能够识别并破坏外来DNA。由于这些遗传模板的可编程性和特异性，CRISPR-Cas系统可以被改造成自我靶向染色体或质粒上的抗菌耐药基因的潜在替代抗生素。然而，还有几个基本问题需要解决，以使这些工具能够应对耐药细菌。对于内源性CRISPR-Cas自我靶向来说，抗菌耐药基因和功能性CRISPR-Cas系统必须同时存在于目标细胞中。此外，即使是对于外源性CRISPR-Cas递送，这些工具也必须超越响应Cas蛋白核酸酶活性的DNA修复途径。在这里，我们对CRISPR-Cas基因组进行了全面调查。首先，我们研究了CRISPR-Cas基因组中CRISPR-Cas系统和抗菌耐药基因的共存情况。我们发现，这些基因的平均数在不同的CRISPR-Cas类型之间变化很大，其中一些CRISPR-Cas类型（IE和IIIA）每个基因组中有超过20个基因。接下来，我们调查了这些CRISPR-Cas基因组的DNA修复途径，发现不同的CRISPR-Cas类型之间的这些途径的多样性和频率不同。CRISPR-Cas系统与DNA修复途径之间的相互作用对于CRISPR阵列中新的spacer的获得至关重要。我们进行了模拟研究，证明了这些DNA修复途径的效率可以从CRISPR重复序列的时间序列模式中推断出来。这种基于生物信息学的CRISPR-Cas基因组调查阐明了考虑不同基因和系统之间的多方面相互作用对于设计有效的基于CRISPR的抗菌药物的必要性。
作者：Hyunjin Shim
论文ID：2202.07171
分类：Genomics
分类简称：q-bio.GN
提交时间：2022-02-16