Generation of DNA memory by bacterial CRISPR-Cas9 systems

通过细菌 CRISPR-Cas9 系统生成 DNA 记忆

基本信息

  • 批准号:
    10664972
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 37.8万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-08-01 至 2025-07-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Project Summary Prokaryotic horizontal gene transfer (HGT) underlines the spread of antibiotic resistance and pathogenic traits. The battle against antibiotic resistance must be fought on multiple fronts, including the understanding of natural barriers that microbes use to restrict HGT. Most bacteria rely on the CRISPR-Cas system to establish adaptive immunity against mobile genetic elements. DNA pieces from these invaders' genome can be captured and stored as immunological memories termed spacers, at the CRISPR loci. Small, antisense RNAs produced from CRISPR (crRNAs) will guide Cas enzymes to destroy invaders with a matching target site. In the past decade, much progress has been made in understanding the CRISPR interference enzymes and their applications in genetic engineering. However, how microbes acquire their CRISPR memories remains very poorly understood. In this proposal, we aim to uncover the molecular basis for CRISPR memorization (i.e. spacer adaptation). We use the gram-negative pathogen Neisseria meningitidis (Nme) as a model organism, due to of its clinical importance and tractable genetics. Current knowledge about spacer adaptation mostly comes from studies of the type I CRISPR native to E. coli; products of its conserved cas1-cas2 integrase genes can create functional memories independently of the interference enzymes. Our recent preliminary findings suggest that the type II CRISPR of N. meningitidis creates memory by a distinct mechanism. The interference genes, Nmecas9 and tracrRNA co-factor, play important but non-conventional roles in the acquisition of functional spacers. We will use molecular genetic, genomic and biochemical approaches to address fundamental questions, including: What are the molecular roles of Cas9 and the CRISPR-encoded tracrRNA in spacer acquisition? What are the rules governing memory DNA selection? How does Cas9/tracr cooperate with the Cas1-2 integrase? And finally, how would the anti-CRISPR proteins affect the memorization process? The proposed research will illuminate the interplay between pathogenic bacteria, their CRISPR systems, and HGT. This work also promises to guide technology advances, including CRISPR-based novel antimicrobials that kill specific bacterial pathogens, and Cas9-Cas1-Cas2 based genome-tagging devices that help record cellular/disease history.
项目摘要 原核水平基因转移(HGT)强调了抗生素耐药性和致病性状的传播。 必须在多个方面进行与抗生素抗性的斗争,包括对自然的理解 微生物用来限制HGT的障碍。大多数细菌依靠CRISPR-CAS系统来建立适应性 对移动遗传元件的免疫力。这些入侵者基因组中的DNA碎片可以捕获,并且 在CRISPR基因座中存储为被称为垫片的免疫记忆。小型反义rNA由 CRISPR(CRRNA)将引导CAS酶使用匹配的目标部位摧毁入侵者。在过去的十年中, 在了解CRISPR干扰酶及其在 基因工程。但是,微生物如何获得其CRISPR记忆仍然非常了解。 在此提案中,我们旨在发现CRISPR记忆的分子基础(即间隔者适应)。我们 由于其临床 重要性和可处理的遗传学。当前关于间隔适应的知识主要来自于研究 大肠杆菌本地的I型CRISPR;其保守的Cas1-Cas2整合酶基因的产品可以创建功能 记忆独立于干扰酶。我们最近的初步 发现 建议II型 N. meningitidis的CRISPR通过独特的机制创造记忆。干扰基因NMECAS9和 tracrrna共同因素,在功能间隔者的采集中起重要但非规定的作用。我们将 使用分子遗传,基因组和生化方法来解决基本问题,包括: CAS9和CRISPR编码的旋风在间隔者采集中的分子作用是什么?什么是 控制记忆DNA选择的规则? CAS9/TRACR如何与CAS1-2积分酶合作?和 最后,抗Crispr蛋白将如何影响记忆过程? 拟议的研究将阐明致病细菌,其CRISPR系统和 HGT。这项工作还有望指导技术进步,包括基于CRISPR的小说抗菌素 杀死特定的细菌病原体和基于CAS9-CAS1-CAS2的基因组标签设备,有助于记录 细胞/疾病史。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

暂无数据

数据更新时间:2024-06-01

Yan Zhang的其他基金

The stage-specific regulation of ameloblastin and enamelin by the distinct nuclear factors
不同核因子对成釉素和釉质的阶段特异性调节
  • 批准号:
    10804126
    10804126
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 37.8万
    $ 37.8万
  • 项目类别:
High Urinary Phosphate Induces TLR4-mediated Inflammation and Cystogenesis in Polycystic Kidney Disease
高尿磷酸盐诱导多囊肾病中 TLR4 介导的炎症和囊肿发生
  • 批准号:
    10730615
    10730615
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 37.8万
    $ 37.8万
  • 项目类别:
The stage-specific regulation of ameloblastin and enamelin by the distinct nuclear factors
不同核因子对成釉素和釉质的阶段特异性调节
  • 批准号:
    10645781
    10645781
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 37.8万
    $ 37.8万
  • 项目类别:
Generation of DNA memory by bacterial CRISPR-Cas9 systems
通过细菌 CRISPR-Cas9 系统生成 DNA 记忆
  • 批准号:
    10454868
    10454868
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 37.8万
    $ 37.8万
  • 项目类别:
Generation of DNA memory by bacterial CRISPR-Cas9 systems
通过细菌 CRISPR-Cas9 系统生成 DNA 记忆
  • 批准号:
    10026656
    10026656
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 37.8万
    $ 37.8万
  • 项目类别:
Generation of DNA memory by bacterial CRISPR-Cas9 systems
通过细菌 CRISPR-Cas9 系统生成 DNA 记忆
  • 批准号:
    10792662
    10792662
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 37.8万
    $ 37.8万
  • 项目类别:
Generation of DNA memory by bacterial CRISPR-Cas9 systems
通过细菌 CRISPR-Cas9 系统生成 DNA 记忆
  • 批准号:
    10227166
    10227166
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 37.8万
    $ 37.8万
  • 项目类别:
Investigating the Role of BACE2 in Melanocyte Development and Melanoma Progression
研究 BACE2 在黑色素细胞发育和黑色素瘤进展中的作用
  • 批准号:
    9814738
    9814738
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 37.8万
    $ 37.8万
  • 项目类别:
Regulation of enamel matrix protein secretion in ameloblasts
成釉细胞釉质基质蛋白分泌的调节
  • 批准号:
    10192703
    10192703
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 37.8万
    $ 37.8万
  • 项目类别:
Investigating the Role of BACE2 in Melanocyte Development and Melanoma Progression
研究 BACE2 在黑色素细胞发育和黑色素瘤进展中的作用
  • 批准号:
    9229644
    9229644
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 37.8万
    $ 37.8万
  • 项目类别:

相似国自然基金

人工补给对地下水抗生素抗性组与病原菌的影响及调控机制
  • 批准号:
    42377392
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49 万元
  • 项目类别:
    面上项目
可溶态生物炭对抗生素抗性基因在水土环境中迁移与水平转移的影响及机制
  • 批准号:
    42307468
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
邻苯二甲酸酯对噬菌体介导的抗生素抗性基因水平转移的影响和分子机制研究
  • 批准号:
    42307292
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
冻融作用下微塑料对黑土中抗生素抗性基因赋存及迁移的影响机制研究
  • 批准号:
    42307045
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
典型非抗生素类药物对活性污泥多质粒介导下抗生素抗性基因水平转移的影响机制研究
  • 批准号:
    42307529
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Investigating metabolism and DNA damage repair in uropathogenic Escherichia coli fluoroquinolone persisters
研究泌尿道致病性大肠杆菌氟喹诺酮类持续存在的代谢和 DNA 损伤修复
  • 批准号:
    10747651
    10747651
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 37.8万
    $ 37.8万
  • 项目类别:
Commercialization Readiness Pilot (CRP) program support for: Direct-from-specimen identification of pathogens common in endocarditis
商业化准备试点 (CRP) 计划支持: 直接从样本鉴定心内膜炎常见病原体
  • 批准号:
    10758417
    10758417
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 37.8万
    $ 37.8万
  • 项目类别:
A Randomized Pilot and Feasibility Study of a cultuRE-Directed approach to Urinary traCT Infection symptoms in older womeN: a mixed methods evaluation - the REDUCTION trial
针对老年女性尿路感染症状的文化导向方法的随机试验和可行性研究:混合方法评估 - REDUCTION 试验
  • 批准号:
    10586250
    10586250
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 37.8万
    $ 37.8万
  • 项目类别:
Human Immunomics & Trained Immunity in Persistent Candidemia
人类免疫组学
  • 批准号:
    10551710
    10551710
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 37.8万
    $ 37.8万
  • 项目类别:
An Integrated Catheter Dressing for Early Detection of Catheter-related Bloodstream Infections
用于早期检测导管相关血流感染的集成导管敷料
  • 批准号:
    10647072
    10647072
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 37.8万
    $ 37.8万
  • 项目类别: