研究人员揭示噬菌体衍生蛋白AcrIIA15的双重功能机制

为了响应宿主CRISPR-Cas系统的有效攻击，噬菌体进化出了各种抗性策略，包括编码抗CRISPR（Acr）蛋白。自2013年首次发现以来，已经鉴定出100多种Acr蛋白。这些蛋白质使用不同的机制来抑制Cas蛋白-RNA复合物对靶核酸的识别和切割，并具有作为基因编辑调控元件的巨大发展潜力

在《自然通讯》上发表的一项研究中，中国科学院生物物理研究所王艳丽教授领导的一个研究小组揭示了葡萄球菌噬菌体衍生的Acr蛋白AcrIIA15的双重功能机制：它可以抑制宿主CRISPR-Cas9系统的切割活性，从而保护噬菌体基因组免受破坏并调节Acr自身的转录以防止由于过度表达Acr而导致的噬菌体适应度的降低

AcrIIA15包含两个结构域，即N-末端结构域和C-末端结构域（CTDs）。研究人员解析了SaCas9、引导RNA和AcrIIA15-CTD三元复合物的电子显微镜结构，并表明AcrIIA115表面具有强负电荷，在电荷和形状上模拟双链DNA，以抑制Cas9识别靶DNA

此外，AcrIIA15还具有转录抑制因子的功能。通过分析具有反向重复序列的AcrIIA15的一系列晶体结构，发现NTD可以介导AcrIIA115形成二聚体。此外，研究人员使用荧光蛋白报告子实验验证了AcrIIA15的体内转录抑制功能

Acr蛋白对转录抑制的调节对噬菌体的整个生命周期至关重要。这项研究最终解析了与Cas9 sgRNA和反向重复序列结合的AcrIIA15二聚体的电子显微镜结构，提供了AcrIIA11如何在分子水平上实现双重抑制的全景图

这项工作增强了我们对Acr抑制机制的理解，并为未来AcrIIA15作为基因编辑调控工具的潜在发展提供了结构生物学支持