CRISPR Systems の分類
CRISPR-Cas SystemはClass 1 とClass 2に, さらにType I~VI, その下にいくつかのサブタイプで分類できる。（歴史としてはTypeが先にあって、後にClassができた）
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0959440X16301981
まず最も大きいClass分けについて
Class 1とClass 2はCasタンパク質の数が異なる。
Class 1は複数のCasタンパク質によってCas(es)-RNA 複合体が形成され、核酸を切断する。
Class 2は一つのCasタンパク質とRNAとでCas-RNA 複合体が形成されて、核酸を切断する。
Type I~VIの分類について
Type I, III, IVがClass 1
Type II, V, VIがClass 2
Type I
・DNAを切断
・複数のCasタンパク質
・Cascade=CRISPR-associated complex for antiviral defense
・crRNAと5種類のCasタンパク質+Cas3でDNA切断
特に有名なサブタイプはI-E
Type III
・ssRNAを切断
・複数のCasタンパク質
III-A
・Csm複合体
・Csm1~5
III-B
・Cmr複合体
・Cmr1~6
標的類似体と結合したCRISPR-Cas系Cmr複合体の結晶構造
Type IV
・Cfs複合体
・Cas8-like protein, Cas7, Cas5
Type II
・DNAを切断
・1つのCasタンパク質 SpCas9
・標的配列をコードしたtracrRNAとCas9が認識する高次構造を形成するcrRNAとで二本鎖RNAを形成することでtarcrRNA配列特異的にCas9がリクルートされる
Type V
・単一のタンパク質 AsCpf1
・二本鎖DNA切断
・tracrRNA不要
・Type IIのSpCas9との違い(PAM配列, 切断箇所, 切断末端が突出)
Type VI
・Cas13
・単一のタンパク質
・RNAを標的とする
Type-IとIIIはアミノ酸配列・立体構造から進化的には同じ祖先から進化したと考えられている。
もともとのCRISPR-Casの作用機構
CRISPR-Casのシステムは古細菌やバクテリアが保有する外来DNAやRNAに対する適応免疫システムである。
CRISPR遺伝子座にはCasタンパク質をコードする領域(Cas Operon)とCRISPR RNA(crRNA)と呼ばれるRNAをコードする領域(CRISPR array)がある。
CRISPR arrayから転写されてできたRNA(pre-crRNA)はCas6などによってより短いcrRNAに処理される。
それぞれのcrRNA特有の高次構造に特異的にCasタンパク質が結合。
Typeごとの機構によってCasタンパク質-RNA複合体を形成し、標的核酸配列へと誘導される。
https://www.nature.com/articles/nrmicro2577
Cas1とかCas9とかってなに？
CRISPR-Cas Systemに関与してくるタンパク質の番号。ただの番号の振り分け。
Cas9はType III, 単独でDNA切断できる。
Cas1...Proto-spacer Adjacent Motif(PAM)配列を認識
Cas2...Proto-spacer Adjacent Motif(PAM)配列を認識, DNA/RNA切断
II型CRISPR-Casが、Cas1-Cas2を介したスペーサー組み込みを介して免疫を確立する仕組み | Nature | Nature Research
Cas3...DNA切断
Cas4...DNA切断
Cas5...crRNAを認識, 結合する
Cas6...pre-crRNAのプロセシングに関わる
Cas7...crRNAを認識, 結合する
Cas8...crRNAを認識, 結合する
Cas9...Type IIのCasタンパク質 (crRNA認識, DNA切断, PAM認識をする)
Cas10...crRNAを認識, DNA切断をする
Cas11...Subunit
Cas12...Type VのCasタンパク質
Cas13...RNA編集
Class 1とClass 2はCellがいい感じのポスターを作っているのでリンクをおいておきます
Class 1
Class 2