课题基金 / 基金详情

第二类CRISPR-Cas 系统中重要复合物的功能及活性调控

批准号:
31930065
项目类别:
重点项目
资助金额:
299.0 万元
负责人:
王艳丽
学科分类:
蛋白质、多肽与酶生物化学
结题年份:
2024
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
王艳丽

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
CRISPR-Cas系统是一种原核生物的获得性免疫系统,抵御外源核酸入侵。第二大类CRISPR-Cas系统通过Cas蛋白与crRNA结合形成复合物,该复合物特异性降解DNA/RNA,同时该复合物的活性收到多种小蛋白的调控。因此,第二大类CRISPR-Cas系统作为基因编辑工具被广泛应用。但是第二大类CRISPR-Cas系统的核心蛋白质-RNA 复合物降解目的核酸,以及受调控蛋白调控的分子机理还不明确;同时;CRISPR相关的RNA研究工具,以及控制基因编辑工具的调控开关还有待于开发。本项目以第二大类CRISPR-Cas系统的核心复合物为主要研究目标,采用X-射线晶体学和冷冻电镜技术,结合分子生物学、遗传学等方法开展核心蛋白复合物的结构与功能分析,阐明Csx等调控因子与anti-CRISPR蛋白的对第二大类CRISPR-Cas系统的激活或者抑制机理;优化CRISPR-Cas基因组编辑工具。
英文摘要
The CRISPR-Cas system is an adaptive immune system, protecting the bacterial and archae from the foreign nucleic acids. The key Cas protein assembles the guide RNA form the Cas-RNA complex, which recognizes the complementary target and degrades the target DNA or RNA. This activity of the Cas-RNA complex are regulated by the regulator of the host, and inhibited by anti-CRISPR proteins encoded by phages. To data, Cas9 protein in Class 2 CRISPR-Cas systems has been widely used as a genome-editing tool. Although previous studies have provided significant insights into the degradation of the invading DNA by the class 2 CRISPR-Cas systems, numerous questions are still elusive. In addition, all CRISPR genome-editing tools are developed based on their ability of dsDNA cleavage; no CRISPR- related RNA tools are available so far. Moreover, anti-CRISPR proteins that can act as the switch of genome-editing tool are required for further development of the CRISPR genome-editing tools. In this project, we will focus on the structural basis and molecular mechanism of class 2 CRISPR-Cas systems against invading nucleic acids. We will work on the structural and functional analysis of the core effector complexes by using X-ray crystallography and cryo-electron microscopy, together with molecular biology, genetics and other research methods. Importantly, we will also make efforts to gain insights in the regulatory factors of class 2 CRISPR-Cas system, to unravel the regulatory mechanism of Csx and anti-CRISPR proteins. Our results will facilitate the developing of the "switches" of gene editing, for better application of CRISPR-Cas system in genome editing and the treatment of diseases with the CRISPR tools.
CRISPR-Cas系统是广泛存在于细菌和古菌中抵抗病毒、质粒等外源核酸的获得性免疫系统,而某些噬菌体也相应的进化出了自己的防御系统,通过编码抑制CRISPR-Cas系统的anti-CRISPR蛋白来抑制CRISPR的活性。第二大类CRISPR-Cas系统不仅是原核生物的免疫防御系统,还可以用作基因编辑工具,具有重大的应用价值。本项目阐明了第二大类CRISPR-Cas系统中的效应蛋白抵御外源核酸的分子机制,还解析了多种anti-CRISPR蛋白及其复合物的高分辨率晶体结构,并阐明了这些anti-CRISPR蛋白通过不同的方式抑制CRISPR免疫系统的作用机制。研究成果促进了人们对CRISPR-Cas系统抗病毒机理的理解,同时为基因组编辑工具CRISPR工具的优化提供了重要依据,并有助于开发新的安全、精准的基因编辑技术。
小型CRISPR-Cas核酸酶的分子机理研究与新型基因编辑工具的研发
CRISPR/Cas系统如何获取新间隔序列的作用机理研究
crRNA介导的免疫系统的结构与功能研究
  • 批准号:
    91440201
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    300.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    王艳丽
  • 依托单位:
RIG-I蛋白与病毒RNA复合物的结构生物学研究
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