一个CRISPR阵列可为两种CRISPR-Cas亚型提供向导RNA
image: Cas6a and Cas6b use distinct recognition strategies to independently process a shared pre-crRNA, generating interchangeable crRNAs that guide both type I-A and type I-B CRISPR–Cas3 interference complexes and enable their functional coexistence.
Credit: HIGHER EDUCATION PRESS
CRISPR-Cas系统通过CRISPR RNA（即crRNA）引导Cas蛋白靶向匹配的外源DNA，保护细菌和古菌抵御入侵的遗传元件。许多生物编码不止一种CRISPR-Cas亚型，但不同亚型如何在同一细胞内协同利用CRISPR阵列与向导RNA，目前仍不明确。
本研究针对I-A型与I-B型CRISPR-Cas系统的高频共存现象展开探究。比较基因组分析显示，近三分之一的I-A型CRISPR-Cas3基因座紧邻I-B型基因座分布。多数情况下，这两种亚型并不各自维护独立的向导序列组，而是依赖同一个共享的CRISPR阵列。
以古菌Thermococcus siculi RG-20为模式生物，研究人员证实crRNA加工酶Cas6a与Cas6b可独立识别并切割同一前体crRNA。值得注意的是，两种酶采用截然不同的识别策略：Cas6b主要与CRISPR重复序列的5'端近端区域结合，而Cas6a则优先识别序列更靠近中心的区域。尽管识别机制存在差异，两种酶均能高效从共享前体中生成成熟crRNA。
最为关键的是，无论是Cas6a还是Cas6b加工产生的crRNA，都可被整合进I-A型和I-B型两种干扰复合物中。因此，这些共享向导RNA可引导任意一种CRISPR亚型识别并降解互补的靶DNA。结构建模与突变分析进一步明确了对crRNA加工及后续干扰活性至关重要的RNA结合氨基酸残基。
综上，本研究揭示了一种灵活的向导RNA共享机制：单个CRISPR阵列可为两种共存的I型亚型提供功能性crRNA。这种阵列共享模式既可以解释不携带自身阵列的CRISPR干扰模块为何仍能保持活性，也能在某一条CRISPR通路被病毒的抗CRISPR蛋白抑制时，为细胞提供更具韧性的防御策略。