Structure-based functional mechanisms and biotechnology applications of anti-CRISPR proteins

清脆的 效应器 反式激活crRNA 生物 计算生物学 基因组编辑 Cas9 基因组 质粒 寡核苷酸 细胞生物学 DNA 遗传学 基因
作者
Ning Jia,Dinshaw J. Patel
出处
期刊:Nature Reviews Molecular Cell Biology [Springer Nature]
卷期号:22 (8): 563-579 被引量:70
标识
DOI:10.1038/s41580-021-00371-9
摘要

CRISPR loci and Cas proteins provide adaptive immunity in prokaryotes against invading bacteriophages and plasmids. In response, bacteriophages have evolved a broad spectrum of anti-CRISPR proteins (anti-CRISPRs) to counteract and overcome this immunity pathway. Numerous anti-CRISPRs have been identified to date, which suppress single-subunit Cas effectors (in CRISPR class 2, type II, V and VI systems) and multisubunit Cascade effectors (in CRISPR class 1, type I and III systems). Crystallography and cryo-electron microscopy structural studies of anti-CRISPRs bound to effector complexes, complemented by functional experiments in vitro and in vivo, have identified four major CRISPR–Cas suppression mechanisms: inhibition of CRISPR–Cas complex assembly, blocking of target binding, prevention of target cleavage, and degradation of cyclic oligonucleotide signalling molecules. In this Review, we discuss novel mechanistic insights into anti-CRISPR function that have emerged from X-ray crystallography and cryo-electron microscopy studies, and how these structures in combination with function studies provide valuable tools for the ever-growing CRISPR–Cas biotechnology toolbox, to be used for precise and robust genome editing and other applications.
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