新發現有望為CRISPR帶來基因編輯好幫手

落在細菌上、正在感染細菌的噬菌體病毒，如今科學家發現了逆轉錄子的新功能，有望阻止噬菌體感染細菌。圖片來源：《科學》

2020年諾貝爾化學獎頒給了基因編輯工具CRISPR，如今，研究者又有新發現，有望與CRISPR結合，發揮更好的功用。

11月初，來自以色列魏茨曼科學研究所的Rotem Sorek團隊在《細胞》上刊發文章，介紹了他們新發現的基於逆轉錄酶基因編輯工具——Retrons。與CRISPR類似，該工具可保護微生物免受噬菌體病毒侵害，研究者有望利用它對單細胞生物的基因進行編輯。

早在30多年前，就有科學家從黃色黏球菌中發現了逆轉錄酶，這一遺傳元件由DNA、RNA和來自某些細菌中的蛋白質複合而成，但一直以來它們在生物體中的作用不甚明確。

據《科學》報道，在最新發表的研究裡，Sorek等人在許多細菌中都發現了逆轉錄酶。他們先搜尋了近4萬個細菌的基因組，並利用計算機程式尋找與CRISPR和其他已知抗病毒構建體基因相近的抗病毒結構。

之後，研究者找到了一段包含逆轉錄酶的DNA，該元件側翼是無法編碼任何已知細菌蛋白的DNA片段。研究者聯想到這些神秘的序列可能在RNA編碼中發揮作用。此外，帶逆轉錄性質的DNA通常伴隨著一個蛋白質編碼基因，每個遺傳元件攜帶的蛋白質有所不同。

Sorek等人猜測，這些序列簇參與到一種新的噬菌體防禦中。後續研究中，他們進一步證明，包含了逆轉錄酶、DNA和RNA混合物以及蛋白質的元件Ec48可破壞新感染的細胞，從而使病毒無法複製和傳播。

無獨有偶，歐洲分子生物學實驗室也有一個研究團隊有類似發現，他們在沙門氏菌中逆轉錄的編碼基因旁邊發現了有毒的蛋白質基因，通常情況下毒素會被包裹起來，當噬菌體蛋白出現時則被啟用。相關研究已於今年6月刊發於預印本平臺bioRxiv。

研究者可利用CRISPR靶向並切割基因組中的目標區域，但迄今為止，該工具還不太擅長在靶點DNA中引入新程式碼，若CRISPR能與此次發現的Retrons相結合，或許能產生所需序列的多重複製，並有效剪接到宿主基因中。不過目前，Retrons還未被證實可在哺乳動物細胞中工作，還有許多工作有待完成。（袁柳）