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病原性細菌由来のガイドフリーCas9はDNAに深刻な損傷を与える
Guide-free Cas9 from pathogenic bacteria causes severe damage to DNA.
PMID: 32596446 PMCID: PMC7299616. DOI: 10.1126/sciadv.aaz4849.
抄録
CRISPR-Cas9システムはヒト病原性細菌に豊富に存在し、未知のメカニズムで細胞毒性と関連している。ここでは、ヒト細胞に感染すると、そのCas9（CjeCas9）ヌクレアーゼが細胞質に分泌されることを示している。次に、ネイティブの核局在化シグナルがCjeCas9の核内侵入を可能にし、そこでは金属依存性の非特異的DNA切断を触媒して細胞死に至る。CjeCas9と比較して、（SpyCas9）のネイティブCas9は、ガイド依存性の編集に適している。しかしながら、ヒト細胞において、ネイティブのSpyCas9は、ssDNA切断活性のために最も可能性の高い、いくつかのDNA損傷を依然として引き起こす可能性がある。この副作用は、SpyCas9を適切なガイドRNAで飽和させることによって完全に防ぐことができるが、これはCjeCas9に対しては部分的にしか有効ではない。我々は、CjeCas9がウイルス防御ではなく、ヒト細胞を攻撃するために積極的な役割を果たしていると結論付けている。さらに、これらのユニークな触媒機能は、CjeCas9をゲノム編集アプリケーションにはあまり適していないかもしれない。
CRISPR-Cas9 systems are enriched in human pathogenic bacteria and have been linked to cytotoxicity by an unknown mechanism. Here, we show that upon infection of human cells, secretes its Cas9 (CjeCas9) nuclease into their cytoplasm. Next, a native nuclear localization signal enables CjeCas9 nuclear entry, where it catalyzes metal-dependent nonspecific DNA cleavage leading to cell death. Compared to CjeCas9, native Cas9 of (SpyCas9) is more suitable for guide-dependent editing. However, in human cells, native SpyCas9 may still cause some DNA damage, most likely because of its ssDNA cleavage activity. This side effect can be completely prevented by saturation of SpyCas9 with an appropriate guide RNA, which is only partially effective for CjeCas9. We conclude that CjeCas9 plays an active role in attacking human cells rather than in viral defense. Moreover, these unique catalytic features may therefore make CjeCas9 less suitable for genome editing applications.
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