基于RNA的反CRISPR(Racrs)通过模仿CRISPR阵列中发现的重复序列来干扰I-F型CRISPR-Cas系统。

2025年12月30日，中国医学科学院病原生物学研究所崔胜、高小攀、中国科学院物理所朱洪涛、北京胸科医院于霞共同通讯在Molecular Cell 在线发表题为“RNA anti-CRISPRs deplete Cas proteins to inhibit the CRISPR-Cas system”的研究论文。该研究表明RNA反CRISPR通过耗尽Cas蛋白来抑制CRISPR-Cas系统。

原核生物与噬菌体、质粒和转座子等移动遗传元件 (MGE) 之间无情的进化军备竞赛推动了原核生物中多样化且复杂的防御系统和病毒对策的发展。这些防御系统包括充分表征的限制性修饰 (RM) 系统、流产感染机制、新发现的原核先天免疫反应以及高度有趣的CRISPR-Cas系统。CRISPR-Cas系统在原核防御中普遍存在，并作为一种适应性免疫系统，能够将外源DNA整合到CRISPR基因座中，从而存储先前病毒入侵的信息，并且在遇到新的入侵时，该信息被用来特异性沉默噬菌体和其他MGE。

CRISPR-Cas系统通常通过三个不同的阶段建立适应性免疫：适应、成熟（生物发生）和干扰。在初始阶段，来自外源遗传元件的短DNA片段作为“间隔子”整合到CRISPR阵列中，创建感染的分子记忆。在第二阶段，CRISPR阵列被转录成长的前crRNA，随后被特定的核糖核酸酶加工成小crRNA。每个crRNA包含一个间隔序列，两侧是重复序列的一部分。在最后阶段，由crRNA和Cas蛋白组成的核糖核蛋白效应复合体形成crRNA引导的监视复合物。这些复合物利用crRNA作为靶点识别和切割的导引，有效中和入侵的MGEs。

机理模式图（图源自Molecular Cell）

该研究分别解析了Type I-F 型 crRNA 引导监视复合物（Csy 复合物）以及由RacrIF1诱导形成的三种异常亚复合物的冷冻电镜（cryo-EM）结构。RacrIF1在与经典 CRISPR 复合物 5′ 端手柄相应的位置缺乏特异性的 S 构象，而是呈现周期性的“5 + 1”排列模式。该构象会对 Cas5f-Cas8f 异源二聚体造成严重的空间位阻，从而削弱其结合能力。

Racrs并不通过解离或破坏已形成的监视复合体，而是通过与crRNA竞争Cas6f和Cas7f，将这些关键蛋白导入非功能性的异常装配状态。从而失衡功能性 CRISPR-Cas 效应复合物的形成，最终抑制抗病毒免疫。 该研究展示了RNA元件在调控免疫系统中的直接作用方式，也拓展了对anti-CRISPR多样性和工作模式的认识。为未来设计基于RNA的CRISPR-Cas调控工具、开发新型抗菌或抗病毒策略提供了新思路。

中国医学科学院病原生物学研究所崔胜研究员、高小攀研究员和中国科学院物理研究所朱洪涛特聘研究员以及北京胸科医院于霞研究员是该研究论文的共同通讯作者。中国医学科学院病原生物学研究所高小攀研究员，朱凯祥助理研究员、北京胸科医院硕士研究生张伟贺以及中科院物理所已出站博士后王琳为论文的共同第一作者。

原文链接：https://www.cell.com/molecular-cell/fulltext/S1097-2765(25)00979-7