CRISPR-Casが多層的な細菌防御ネットワークを制御することを発見(Researchers Find CRISPR-Cas Orchestrates a Layered Bacterial Defense Network)

ad

2026-07-23 中国科学院(CAS)

中国科学院(CAS)微生物研究所の李明教授らは、細菌の適応免疫機構であるCRISPR-Casが、配列特異的な防御機能だけでなく、多様な自然免疫システムを統括する「司令塔」として働くことを明らかにした。研究では、Ⅰ型CRISPR-Cas遺伝子座内に20種類以上の自然免疫モジュールが組み込まれていることを発見し、これらがCRISPR様RNA(crlRNA)によって転写レベルで制御されることを示した。この統合システムは「CRISIS(CRISPR-supervised immune systems)」と命名された。通常はCRISPR-CasがCRISISの過剰活性化を抑え、細胞増殖への負担を軽減しているが、ファージが抗CRISPR(Acr)タンパク質でCRISPR-Casを阻害すると、その抑制が解除され、自然免疫が強力に作動してファージ感染を防ぐことが判明した。本研究は、細菌免疫が適応免疫と自然免疫の二層構造で協調的に機能することを初めて示し、新たな微生物防御機構の探索やバイオテクノロジーへの応用につながる成果である。

CRISPR-Casが多層的な細菌防御ネットワークを制御することを発見(Researchers Find CRISPR-Cas Orchestrates a Layered Bacterial Defense Network)
Model for layered bacterial defence orchestrated by CRISPR-Cas. (Image by Prof. LI Ming’s group)

<関連情報>

CRISPR-Casは、組み込み型抗ファージ防御システムの遺伝子発現を制御する CRISPR–Cas regulates expression of embedded anti-phage defence systems

Xian Shu,Rui Wang,Xufei Zhou,Feiyue Cheng,Jiayue Ma,Zhihua Li,Xin Li,Tuozhan Wu,Aici Wu,Qiong Xue,Chao Liu,Huiwei Zhao,Xifeng Cao,Lin Wang,Shouyue Zhang,Yan Zhang & Ming Li
Nature  Published:22 July 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-026-10833-9

Abstract

Bacteria utilize diverse defence systems to protect against harmful foreign DNA such as bacteriophages1,2, but how these systems coordinate with each other remains poorly understood. Here we uncover CRISIS (CRISPR-supervised immune system), a widespread regulatory paradigm whereby type I CRISPR–Cas loci embed and transcriptionally modulate diverse innate defences. Small non-canonical CRISPR RNA (crRNA)-like RNAs guide the I-C CRISPR-associated complex for antiviral defence (Cascade) effector complex to inhibit promoters of diverse immune cassettes—including composite multi-system clusters—enabling their basal expression for antiviral activity while mitigating fitness costs associated with hyperactivation, such as host growth impairment or exclusion of beneficial plasmids. When CRISPR–Cas is compromised by mutation or anti-CRISPR proteins, there is a burst in transcription of these embedded defence systems, leading to higher-level innate immunity at the expense of host fitness. Together, adaptive CRISPR–Cas systems orchestrate diverse innate immune systems into a layered defence network, comprising a prokaryotic ‘immunity guard’ strategy.

細胞遺伝子工学
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました