奥尔胡斯大学利斯贝特·海利森 新的结果非常详细地显示了两种抗CRISPR蛋白(粉色)如何将两种CRISPR-Cas蛋白(米色)锁定在一起，从而防止它们破坏病毒DNA
信用:Ditlev E
布罗德森 随着对遗传工具CRISPR——它允许直接编辑我们的基因——是如何进化和适应的新见解，我们现在离理解自然界中不断发生的生存斗争的基础又近了一步
这些结果可用于未来的生物技术
2020年，诺贝尔化学奖授予了伊曼纽尔·夏彭蒂尔和珍妮弗·阿
他们发现了CRISPR-Cas背后的分子机制，并将该技术用作遗传工具
虽然CRISPR-Cas在生物技术和医学中有许多用途，但它起源于自然界，在那里它起着微生物免疫系统的作用
正如我们的免疫系统记得我们在生命早期接触过的病原体一样，CRISPR-Cas通过在微生物的基因组中储存少量病毒DNA，为微生物提供了对它们以前遇到的病毒做出快速反应的能力
CRISPR-Cas在大多数细菌以及所谓的古细菌中是天然存在的
当研究地球上生命的起源时，古细菌特别有趣，因为它们在细菌和像我们这样的高等真核细胞之间形成了一种“缺失的环节”
因此，对这些生物体的研究可以为我们提供关于CRISPR-Cas免疫系统如何在数亿年间进化的重要见解
新的结果揭示了为什么毒素存在于CRISPR-Cas基因中 奥尔胡斯大学分子生物学和遗传学系的研究人员通过与哥本哈根大学和美国弗吉尼亚老自治领大学的主要研究人员密切合作获得了新的研究成果，并在主要的国际期刊上发表了两篇文章。这些新的研究成果揭示了CRISPR-Cas是如何在地球生命发展的早期出现的，以及这种免疫系统是如何不断适应新的挑战的
奥胡斯的研究小组——由迪特勒夫·E副教授领导
布罗德森——发现了CRISPR-Cas中负责将外源病毒DNA整合到微生物基因组中的一部分是如何起源于细菌和古细菌中另一种非常常见的基因类型，这种基因出人意料地编码毒素
因此，新的知识为进化过程提供了见解，在进化过程中，毒素基因在生命发展的早期就存在，并且随着时间的推移，被整合和改造成为许多微生物至今拥有的CRISPR-Cas模块的一部分
我们第一次找到了一个困扰研究者很长时间的问题的答案，即为什么CRISPR-Cas基因中存在毒素基因
“这种对某些蛋白质在几种不同情况下是如何‘循环’的理解，对研究人员来说非常有用，”迪特勒夫·布罗德森解释道，“因为当我们理解了某些蛋白质拥有的全部功能后，就有可能将它们用作基因工程中的特定工具
例如，有可能让致病细菌将他们的CRISPR-Cas系统导向自己，从而避免感染
" 微生物和病毒之间的持续斗争 在另一篇发表在著名杂志《自然通讯》上的文章中，研究人员描述了新的发现，这些发现为微生物和代表其最大敌人的病毒之间的持续斗争提供了见解
在冰岛的一个沸腾的泥坑里，生活着一种非常特殊的生物，一种被称为磺基龙虾的古细菌，几百万年来已经适应了这个地方的生活，它的恒温温度为80-100℃，酸度相当于胃酸，是地球上最不适宜居住的地方之一
但是，即使硫杆菌选择了一个非常不吸引人的地方生活，它仍然会遇到阻力，尤其是来自小的、杆状的DNA病毒的阻力，这些病毒不断在细胞上戳洞，并将它们的外源DNA射入细胞，导致硫杆菌在大量新的病毒粒子中爆炸
为了避免这种命运，磺基龙虾开发了一种CRISPR-Cas防御，通过这种防御，它在自己的基因组中存储了一小部分病毒DNA，以抵御这些攻击。
反克里斯普——颠覆苹果车 但在不断升级的生死之战中，病毒开发出了一种对策:它通过生产一种小型武器来应对，这种武器是一种抗CRISPR蛋白，它就像扰乱苹果车一样，可以阻断硫杆菌对CRISPR-Cas的反应
迪特勒夫的新结果
布罗德森在奥尔胡斯大学的团队——由哥本哈根大学生物系副教授徐鹏密切合作组建——现在首次展示了这场战斗是如何在沸腾的水池中进行的
研究人员已经能够想象抗CRISPR蛋白如何与CRISPR-Cas系统中最大的蛋白强有力地结合，从而直接防止其破坏病毒DNA。
通过这种方式，病毒绕过了——至少在一段时间内——被CRISPR-Cas击退
新的研究结果让科学家们深入了解了自然界中不断发生的军备竞赛，以及生命的进化实际上是如何为生存而不断奋斗的
“我们现在知道了抗CRISPR蛋白如何阻断CRISPR-Cas免疫系统的细节，所以问题是这场军备竞赛的下一步将是什么，”迪特勒夫·布罗德森说
“也许微生物会开始形成抗CRISPR蛋白，这是第三种可以阻止抗CRISPR蛋白发挥作用的蛋白，但是我们还没有在古菌中发现这些蛋白
迪特勒夫·布罗德森说:“所以现在球又回到了磺罗布斯的半场，冷战在沸腾的池里总是温暖的。”
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