CRISPR基因剪刀作为分子生物学的新工具，其起源于古老的细菌免疫系统。但一旦成功战胜病攻击，细胞就必须恢复。

德国波恩大学医院(UKB)和德国波恩大学的研究人员与法国巴斯德研究所的研究人员合作，发现了一种内置于基因剪刀中的计时器，可使基因剪刀自动关闭。研究结果发表在《核酸研究》杂志上。

一些细菌为了应对所谓的噬菌体的攻击而进化出了CRISPR基因剪刀。这种细菌免疫系统可以识别噬菌体的遗传物质，并将其摧毁，从而抵御病攻击。

当检测到噬菌体时，这些免疫系统的III型变体会产生具有环状寡腺苷酸(cOA)的信使物质，细菌会利用这些物质启动复杂的应急计划。这确保能够以最佳方式在广泛战线上对抗病。

该研究小组由英国波恩大学结构生物学研究所的博士后研究员GregorHagelueken领导，他是跨学科研究领域(TRA)生命与健康以及波恩大学卓越免疫感知2集群的成员，他们发现基因剪刀产生的信使物质cA4与一种名为CalpL的蛋白质结合。以这种方式激活的蛋白质剪刀会​​触发信号级联，帮助细胞在病攻击中存活下来。

因此，波恩的研究人员发现了CRISPR系统的一个全新方面，该系统可以轻松地重新编程以用于生物技术和医学目的。“我们发现的这些CRISPR激活蛋白剪刀是分子生物学工具箱中的全新工具，”波恩大学英国国立结构生物学研究所的博士生NielsSchneberger说，他在CalpL蛋白的发现中发挥了关键作用。

通过限制抗病反应来实现细胞恢复

“然而，在病攻击之后，消除剩余的环状寡腺苷酸以终止抗病反应并使细胞恢复正常状态至关重要，”与Schneberger共同担任该研究第一作者、同时也是德国波恩大学结构生物学研究所的博士生SophieBinder说。

通过与巴黎巴斯德研究所和德国波恩大学凯库勒有机化学和生物化学研究所的研究人员合作，波恩的研究人员现在已经能够证明CalpL蛋白酶的所谓SAVED结构域具有切割cA4的环核酸酶活性。

“因此，该蛋白质含有类似分子计时器的物质，可以关闭免疫反应。通过将cA4分解成线性片段，可以调节免疫反应的持续时间，从而使细胞可控地恢复正常状态，”Binder说。

可切换蛋白酶(如CalpL)在生物技术应用中也具有重要意义。例如，它可以用作分子传感器。“新发现的环状核酸酶活性实际上不利于此类用途，”PDDr.Hagelueken说。“然而，在我们的研究中，我们还能够展示如何特异性地抑制环状核酸酶活性，以便传感器不会再次自行关闭。”