L'inhibiteur inhibé: un mécanisme inédit pour CRISPR-Cas9
Publié par Isabelle le 18/10/2019 à 08:00
Source: CNRS INSB
Dans la course aux armements entre les bactériophages et leurs proies, les protéines virales anti-CRISPR inactivent l'immunité bactérienne CRISPR-Cas9. En combinant des approches de biologie structurale, biochimie et biologie cellulaire, les scientifiques décrivent un mécanisme inédit d'inhibition allostérique de CRISPR-Cas9 rendant ce système inapte à reconnaître sa cible. En outre, l'identification d'un système CRISPR-Cas9 naturellement résistant à cet inhibiteur représente l'un des premiers exemples de mécanismes anti-anti-CRISPR. Ce travail a été publié dans la revue Molecular Cell.


Figure: Représentation de la protéine anti-CRISPR AcrIIA6 (corail) liée à deux molécules de Cas9 (vert: Cas9, acides nucléiques: violet). Le site de liaison allostérique d'AcrIIA6 est distinct des régions de reconnaissance de l'ADN étranger à détruire et des domaines catalytiques.
© Paolo Swuec & Adeline Goulet

Les bactériophages (phages) et leurs proies adaptent réciproquement leurs systèmes d'attaque et de défense pour assurer leur survie. Les bactéries (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées par une absence de noyau et d'organites. La plupart des bactéries possèdent une paroi cellulaire glucidique, le...) disposent d'un arsenal varié d'outils pour résister aux assauts de leurs prédateurs, dont le système immunitaire (Le système immunitaire d'un organisme est un ensemble coordonné d'éléments de reconnaissance et de défense qui discrimine le...) CRISPR-Cas9 qui reconnait une région précise du génome (Le génome est l'ensemble du matériel génétique d'un individu ou d'une espèce codé dans son ADN (à l'exception de certains virus dont le génome est porté par des molécules d'ARN). Il...) viral et le dégrade. En réponse à cette immunité bactérienne, les phages contre-attaquent avec des protéines anti-CRISPR qui inactivent CRISPR-Cas9 et leur permettent d'accomplir leur cycle de vie (La vie est le nom donné :). L'étonnante diversité des protéines anti-CRISPR, qui ne ressemblent à aucune autre protéine connue, pose de nombreuses questions concernant notamment leur mécanisme d'action et leur impact dans l'évolution de CRISPR-Cas9.

Dans ce contexte (Le contexte d'un évènement inclut les circonstances et conditions qui l'entourent; le contexte d'un mot, d'une phrase ou d'un texte inclut les mots qui l'entourent. Le concept de...), une collaboration internationale et multidisciplinaire entre quatre laboratoires de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la...) a permis de caractériser un mécanisme inédit d'inhibition allostérique de CRISPR-Cas9 par la protéine anti-CRISPR AcrIIA6. AcrIIA6 interagit avec une région de Cas9 distincte des sites de liaison de l'ADN envahisseur et des domaines catalytiques. Ce faisant, cet inhibiteur modifie la structure et la dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) de Cas9, empêchant ainsi la reconnaissance de l'ADN à détruire. De plus, AcrIIA6 a la capacité de séquestrer deux molécules de Cas9 à la fois, ce qui en fait une protéine anti-CRISPR particulièrement efficace pour affaiblir sa proie (Une proie est un organisme capturé vivant, tué puis consommé par un autre, qualifié de prédateur.) et assurer la réplication rapide d'une population de phages. Par ailleurs, la caractérisation de ce mécanisme d'inhibition a permis d'identifier un variant naturel de CRISPR-Cas9 résistant à cet inhibiteur. Ce variant, portant des modifications au niveau du site de liaison d'AcrIIA6, illustre la pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) de sélection exercée par les protéines anti-CRISPR sur l'évolution et la diversification moléculaire des systèmes CRISPR-Cas9, et représente l'un des premiers exemples de mécanismes anti-anti-CRISPR, encore peu documentés à ce jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à minuit heure locale) et sa durée...).

Cette étude combinant des structures 3D déterminées par cryo-microscopie électronique, des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un...) d'interactions macromoléculaires in vitro, et des tests fonctionnels in vivo, s'inscrit dans le domaine en plein essor de l'étude des protéines anti-CRISPR. Comprendre comment fonctionnent ces protéines est indispensable à notre connaissance des interactions hôte-pathogène, et au développement d'outils biotechnologiques pour le contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) de l'édition de gènes par les ciseaux moléculaires issus de l'immunité bactérienne CRISPR-Cas9.

Pour en savoir plus:
Cas9 allosteric inhibition by the anti-CRISPR protein AcrIIA6.
Fuchsbauer O, Swuec P, Zimberger C, Amigues B, Levesque S, Agudelo D, Duringer A, Chaves-Sanjuan A, Spinelli S, Rousseau GM, Velimirovic M, Bolognesi M, Roussel A, Cambillau C, Moineau S, Doyon Y and Goulet A.
Molecular Cell. October 8, 2019; https://doi.org/10.1016/j.molcel.2019.09.012

Contact chercheuse:
Adeline Goulet - Chercheuse CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public...) au laboratoire d'Architecture (L’architecture peut se définir comme l’art de bâtir des édifices.) et fonction des macromolécules biologiques (AFMB) - (CNRS / Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux...) Aix-Marseille)
adeline.goulet at afmb.univ-mrs.fr
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