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文章背景簡介   

BACKGROUND INTRODUCTION

假單胞菌是革蘭氏陰性需氧細菌，有180多種。假單胞菌廣泛分布于自然界，如土壤、水、食物和空氣中。有莢膜、鞭毛和菌毛。營養(yǎng)要求不高，種類多，與人類感染有關的主要有銅綠假單胞菌(P. arugino.sa)、類鼻疽假單胞菌(P．pseudomallei)、熒光假單胞菌(P．fluorescens)等。銅綠假單胞菌是常見條件致病菌，特別是醫(yī)院感染；類鼻疽假單胞菌可引起局部地區(qū)（東南亞）人和動物的類鼻疽�。惠斎霟晒饧賳伟�菌污染血液或血制品，可導致敗血癥或休克。

超過25種假單胞菌與人類和動物的機會性感染有關。不過，盡管假單胞菌的一些致病種會引起安全問題，但許多假單胞菌在工業(yè)、醫(yī)藥、農業(yè)、環(huán)保等領域中也有應用價值。例如，可用于植物病原真菌（如雪霉葉枯菌、鐮刀菌、棉花黃萎病菌、炭疽菌等）及病蟲害的生物防控。還可通過其產生的植物整張激素，發(fā)揮對對植物生長的促進作用。在環(huán)境保護方面，假單胞菌主要可被用于化學農藥的降解、廢水處理、油污處理等。在醫(yī)藥方面的研究也有報道，例如，研究有從假單胞菌中分離出具有抗腫瘤活性的大環(huán)類酯類化合物OximidinesI 和II，并有利用假單胞菌外毒素與單克隆抗體結合抗腫瘤的報道。

近些年來，CRISPR/Cas系統(tǒng)作為基因編輯工具，已經廣受關注。但事實上，CRISPR/Cas系統(tǒng)本身是原核生物的一種獲得性免疫系統(tǒng)，用于抵抗存在于噬菌體或質粒的外源遺傳元件的入侵。CRISPR/Cas系統(tǒng)是存在于大多數細菌與所有的古菌中的一種防御機制，以消滅外來的質體或者噬菌體的DNA。CRISPR序列是由可以感染原核生物的噬菌體DNA片段衍生來的。它可以檢測并摧毀能引起相似感染的其他噬菌體中相似的DNA，因此對原核生物抗噬菌體至關重要。它是由富含AT-的前導序列與跟隨其后的，被短重復序列隔開的特殊間隔序列（spacer）所組成。這些短序重復序列一般由28-37個堿基對組成（總范圍23-55堿基對）。而spacer一般由32-38堿基對組成（21-72bp）。新的spacer可以在免疫系統(tǒng)被新的噬菌體感染后出現，但是一般整個基因中只有少于50組的重復序列-spacer序列。CAS則是一種核酸內切酶�？梢岳�用CRISPR序列中間隔序列（spacer）對應的RNA指引，識別并且切割特定與其序列互補的DNA鏈。

近年來，人們逐漸發(fā)現，假單胞菌的致病性、對物理化學條件的耐受性，甚至微生物代謝和生物循環(huán)等方面，與其CRISPR-Cas系統(tǒng)也有密切的相關性。研究表明，CRISPR-Cas系統(tǒng)調節(jié)假單胞菌的生物膜生成和聚集行為。

在假單胞菌屬基因組中尋找CRISPR結構具有重要意義，因為它有助于研究這些遺傳元件在各種環(huán)境中的多樣性和分布。

2023年6月，蘇利亞大學Ángel Parra-Sánchez等人在《Genes》（SCI基因與遺傳學分區(qū)2區(qū)，IF=3.5）上發(fā)表了題為“Comparative Analysis of CRISPR-Cas Systems in Pseudomonas Genomes”的文章，分析了不同環(huán)境下假單胞菌基因組中CRISPR-Cas系統(tǒng)的存在。 

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所用到的主要方法

METHODS   

1、 CRISPR結構的鑒定

2、CRISPR相關基因(CAS)和CAS蛋白的鑒定與比較

3、間隔序列起源和多樣性的確定

4、原間隔物鄰近基序(PAMs)與自靶向的鑒定

5、直接重復序列(DR序列)保守性的測定和RNA二級結構的預測

6、統(tǒng)計分析

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文章主要內容摘要

ABSTRACT 

假單胞菌中有一些是來自陸地的腐生菌，另一些與人類和動物的機會性感染有關。其致病性或代謝方面的因素與CRISPR-Cas有關，對其進行的計算機研究更多地集中在臨床和非環(huán)境設置上。

這項研究旨在對假單胞菌基因組中存在的CRISPR-Cas系統(tǒng)進行計算機分析。研究分析了NCBI數據庫中275個假單胞菌的完整基因組序列。從CRISPRdb獲得了CRISPR基因座。利用BLAST對與CRISPR (cas)和cas蛋白相關的基因、間隔序列的起源和多樣性進行了鑒定和比較。利用WebLogo 3.6對自靶向序列、PAM和DR序列的守恒性進行了可視化分析。使用RNAFold和MFold分析了CRISPR-like RNA二級結構預測。結果顯示：在19.6%的假單胞菌中鑒定出了CRISPR結構�？偣舶l(fā)現了113個典型的CRISPR序列，其中有18個推測的Cas基因，還有2050個間隔序列，其中52%與噬菌體同源，26%與染色體同源，22%與質粒同源。在CRISPR陣列中未檢測到潛在的自靶向。所有發(fā)現的DR序列都能形成熱力學穩(wěn)定的二級RNA結構。本研究對CRISPR/Cas系統(tǒng)的比較有助于了解臨床和環(huán)境相關物種各進化譜系的環(huán)境適應性，為非常規(guī)CRISPR的細菌分型、可追溯性、分析和探索提供了數據支持。

簡而言之，本文的主要研究內容有：

1、 分析假單胞菌CRISPR基因座。

2、檢測假單胞菌CRISPR陣列是否有自靶向。

3、分析DR序列是否形成穩(wěn)定的二級結構以及形成二級結構的熱力學參數的計算。

       原文標題 : 假單胞菌基因組CRISPR-Cas系統(tǒng)的比較分析