重磅！科学家质疑巨病毒存在类似CRISPR/Cas的系统

在很多细菌中发现的CRISPR/Cas免疫防御系统，因其能够简单地而又优雅地编辑宿主基因组，而成为时下最火热的生物技术，在近期产生一大批发现。在今年3月，来自法国艾克斯-马赛大学的Didier Raoult和同事们发表一篇论文，指出一种被称作mimivirus的巨病毒（giant virus）拥有一种类似于CRISPR系统的被称作mimivirus噬病毒体抵抗元件（mimivirus virophage resistance element, MIMIVIRE）的噬病毒体抵抗机制（Nature, 10 March 2016, doi:10.1038/nature17146）。而在上个月发表在Virologica Sinica期刊上的一篇论文中，来自法国国家科学研究院（CNRS）的Jean-Michel Claverie和Chantal Abergel对这种观点提出挑战。

Claverie和Abergel在他们的论文中写道，“MIMIVIRE并不类似于CRISPR-Cas系统，并不能够作为一种核酸识别系统发挥作用，也不可能拥有一种真正的适应性免疫系统所拥有的所有性质。”

Claverie和Abergel继续质疑这种噬病毒体抵抗机制到底是不是基于核酸的。他们提出蛋白可能干扰这种抵抗噬病毒体的mimivirus中的噬病毒体复制。

巨病毒因大的尺寸和巨大的基因组而得名。它们栖息在阿米巴变形虫中，而且能够被噬病毒体感染。Raoult和同事们在1992年在研究一座水冷却塔中的肺炎暴发时发现了mimivirus的病毒科Mimiviridae。他们起初把它们错认为是细菌，但是实际上是病毒。

为了验证提出的一个假设：mimivirus拥有一种类似于在细胞中发现的CRISPR/Cas系统的防御机制，Raoult和同事们对45种新的mimivirus毒株的DNA进行测序。他们在60种mimivirus的基因组中寻找能够与在Zamilon---一种感染一些mimivirus毒株（谱系B和C）的噬病毒体---基因组中发现的序列相匹配的序列。他们发现属于谱系A的mimivirus毒株抵抗Zamilon感染，含有Zamilon基因组中的一个重复序列，他们将它称作为MIMIVIRE。当让这个重复序列沉默时，他们发现这能够让这种病毒容易遭受噬病毒体感染。

但是，Claverie和Abergel声称这种mimivirus防御机制一点都不像CRISPR系统。首先，mimivirus基因组和噬病毒体复制发生在相同的地方，“这就不可能获得基于核酸的免疫系统”。再者，CRISPR代表着规律间隔性成簇短回文重复序列，而MIMIVIRE序列“并不是规律间隔性的，而且在两侧也不存在可识别的重复序列”。最后，与MIMIVIRE序列相对应的Zamilon序列缺乏被称作前间隔序列邻近基序（protospacer adjacent motif, PAM）的序列，其中细菌宿主通常利用这一序列区分病原体DNA和它们自己的DNA。

Raoult告诉《科学家》杂志，“它当然不是CRISPR。这是一种类比，而不存在同源性。”

其他没有参与这项研究的病毒学家也赞同Claverie和Abergel提出的批评意见。

来自美国洛克菲勒大学的Luciano Marraffini在发给《科学家》杂志的电子邮件中写道，“尽管MIMIVIRE明显作为一种抗噬病毒体系统发挥作用，但是它似乎缺乏CRISPR-Cas系统的一些典型特征，如存在被短病毒序列间隔开的重复序列阵列，使用短片段RNA作为向导RNA。”

来自美国北卡罗莱纳州立大学的Rodolphe Barrangou对此表示赞同。他在发给《科学家》杂志的电子邮件中写道，认为MIMIVIRE系统类似于CRISPR“走得太远了”。

另一种批评意见最初是由研究论坛PubPeer上的一名匿名的评论员提出的。它指出Raoult和同事们的研究缺乏RNA沉默对照实验，因而不能排除观察不到噬病毒体感染可能是由于mimivirus只是未发生复制。

Barrangou说，“并不存在CRISPR，也不存在Cas。对MIMIVIRE而言，这种类似性存在着偶然因素。我殷切希望科学家们保持开放心态，但是他们未免想象得有点儿太丰富了。”

原始出处

Jean-Michel Claverie, Chantal Abergel.CRISPR-Cas-like system in giant viruses: why MIMIVIRE is not likely to be an adaptive immune system.Virol Sin. 2016 Jun

Anthony Levasseur, Meriem Bekliz, Eric Chabrière, Pierre Pontarotti, Bernard La Scola & Didier Raoult.MIMIVIRE is a defence system in mimivirus that confers resistance to virophage.Nature. 2016 Mar 10;