crRNA介导的免疫系统的结构与功能研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    91440201
  • 项目类别：
    重大研究计划
  • 资助金额：
    300.0万
  • 负责人：
    王艳丽
  • 依托单位：
    中国科学院生物物理研究所
  • 学科分类：
    C0503.细胞感应与环境生物物理
  • 结题年份：
    2018
  • 批准年份：
    2014
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

CRISPR/Cas system is a crRNA-mediated interference pathway in the bacteria and archea. It can be classified into I, II, III three types. In the type-I system, crRNA binds five Cas proteins to form CRISPR-associated complex for antiviral defense (Cascade). Cascade complex will recognize target DNA and recruit degradation machine Cas3. Type-III can be further classified into III-A and III-B subtypes. crRNA binds 6 different Cas proteins to form CSM and CMR complex to defend the invading DNA and RNA viruses in subtypes III-A and III-B, respectively..In this project, we work on the structural and functional studies of RNA-protein complex in type I and III, combined with ITC and plasmid loss assay to provide the mechanism of crRNA interference. The major objects are the Cascade-DNA and Cascade-DNA-Cas3 complex in type-I, and CSM and CMR complex in type-III. The studies on the type-I and III will provide more insights into constructing engineering bacteria, killing super bacteria, and genome editing.
CRISPR/Cas是广泛存在于原核生物中的一种由crRNA介导干扰系统，分为I, II, III三种类型。在I型系统中，crRNA 结合5种Cas蛋白组成Cascade复合物，序列特异地识别外源入侵的DNA，然后招募Cas3蛋白并通过Cas3降解入侵核酸。在III型的III-A与III-B两个亚型中，cRNA 结合6种不同的Cas蛋白形成CSM或CMR复合物，抵御入侵的DNA或者RNA噬菌体。本项目通过研究I型和III型系统crRNA干扰过程中所形成的RNA-Cas蛋白复合物的结构和功能，重点包括I型系统中Cascade-DNA，Cascade-DNA-Cas3复合物的高分辨率结构，以及III型系统的CSM和CMR复合物结构，并结合ITC，质粒丢失等实验，分析CRISPR/Cas系统中功能复合物的组装方式与作用机理，从而为工程菌改造、超级细菌的治疗，以及作为基因组编辑工具提供依据。

结项摘要

CRISPR-Cas是广泛存在于原核生物中的一种由crRNA介导干扰系统。CRISPR-Cas 系统划分为两大类：第一大类CRISPR-Cas系统又分为I型、III型、IV型，由多亚基组成的效应复合物发挥功能；第二大类又分为II型、V型、VI型，由单个效应蛋白来发挥功能。本项目通过研究I型和III型系统crRNA干扰过程中所形成的RNA-Cas蛋白复合物的结构和功能，重点包括I型系统中Cascade-DNA，Cascade-DNA-Cas3复合物的高分辨率结构和III型系统的CSM和CMR复合物结构，并解析第二大类CRISPR-Cas系统效应蛋白C2c1、C2c2及其复合物的分子结构，并结合ITC，质粒丢失等实验，分析CRISPR-Cas系统中功能复合物的组装方式与作用机理，揭示两大类CRISPR-Cas 系统抗病毒的分子机制，从而为工程菌改造、超级细菌的治疗，以及作为基因组编辑工具提供依据。

项目成果

期刊论文数量（10）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Structure Studies of the CRISPR-Csm Complex Reveal Mechanism of Co-transcriptional Interference
CRISPR-Csm复合物的结构研究揭示共转录干扰机制
  • DOI：
    10.1016/j.cell.2018.10.052
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Cell
  • 影响因子：
    64.5
  • 作者：
    You Lilan;Ma Jun;Wang Jiuyu;Artamonova Daria;Wang Min;Liu Liang;Xiang Hua;Severinov Konstantin;Zhang Xinzheng;Wang Yanli
  • 通讯作者：
    Wang Yanli
Structural and Mechanistic Basis of PAM-Dependent Spacer Acquisition in CRISPR-Cas Systems
CRISPR-Cas 系统中 PAM 依赖性间隔区获取的结构和机制基础
  • DOI：
    10.1016/j.cell.2015.10.008
  • 发表时间：
    2015-11-05
  • 期刊：
    CELL
  • 影响因子：
    64.5
  • 作者：
    Wang, Jiuyu;Li, Jiazhi;Wang, Yanli
  • 通讯作者：
    Wang, Yanli
C2c1-sgRNA Complex Structure Reveals RNA-Guided DNA Cleavage Mechanism
C2c1-sgRNA 复合物结构揭示了 RNA 引导的 DNA 切割机制
  • DOI：
    10.1016/j.molcel.2016.11.040
  • 发表时间：
    2017-01-19
  • 期刊：
    MOLECULAR CELL
  • 影响因子：
    16
  • 作者：
    Liu, Liang;Chen, Peng;Wang, Yanli
  • 通讯作者：
    Wang, Yanli
A CRISPR evolutionary arms race: structural insights into viral anti-CRISPR/Cas responses.
CRISPR 进化军备竞赛：病毒抗 CRISPR/Cas 反应的结构见解
  • DOI：
    10.1038/cr.2016.103
  • 发表时间：
    2016-09-02
  • 期刊：
    Cell research
  • 影响因子：
    44.1
  • 作者：
  • 通讯作者：
Molecular mechanism of directional CTCF recognition of a diverse range of genomic sites
CTCF定向识别多种基因组位点的分子机制
  • DOI：
    10.1038/cr.2017.131
  • 发表时间：
    2017-11-01
  • 期刊：
    CELL RESEARCH
  • 影响因子：
    44.1
  • 作者：
    Yin, Maolu;Wang, Jiuyu;Wang, Yanli
  • 通讯作者：
    Wang, Yanli

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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