诺奖团队领衔，背靠背2篇《Science》

CRISPR-Cas系统通过揭示细菌如何利用RNA引导蛋白抵御病毒入侵者而改变了生物学，但这种适应性免疫的进化起源一直是个谜，其首个RNA引导效应因子的起源尚不清楚。

2026年9月17日，美国加州大学伯克利分校Jennifer A. Doudna团队在Science在线发表题为“A noncontiguous code for RNA-guided DNA recognition at the origin of CRISPR-Cas”的研究论文。

该研究发现了一种此前未知的防御系统，称为VIPR，其核心是一种比Cas蛋白更古老的蛋白，以及由重复GGYNN单元组成的指导RNA。这些RNA并非与靶DNA连续配对，而是使用带缺口的非连续密码来识别病毒序列并阻断其表达。利用冷冻电镜进行的结构表征显示了VIPR蛋白如何沿RNA组装成螺旋状纤维，跳过每第三个DNA碱基以形成不寻常的三链结构。

另外，2026年9月17日，美国加州大学伯克利分校Jennifer A. Doudna团队在Science在线发表题为“VIPR RNA-guided DNA recognition by noncontiguous geometric triplex formation”的研究论文。该研究解析了VIPR系统21个冷冻电镜结构，揭示Vipr蛋白沿vrRNA寡聚成螺旋丝，通过"拇指"结构域周期性挤出GGY碱基和靶链跳跃碱基，形成带缺口的RNA-DNA双链及几何三链体，实现非连续RNA引导DNA识别，为CRISPR起源提供结构机制。

RNA引导系统介导从移动遗传元件传播到适应性免疫等多种功能。这些系统包含利用与靶核酸具有序列互补性的指导RNA的蛋白质，从而能够通过同一蛋白质实现对不同底物的可编程识别。在所有RNA引导蛋白中，靶标特异性由指导RNA与其靶标之间的连续互补性决定，这种互补性可被改变以将蛋白质导向新的底物。在CRISPR-Cas系统中，这种多功能性使原核生物能够实现适应性免疫，并推动了跨越所有生命领域的广泛可编程生物技术。

CRISPR-Cas系统根据其效应蛋白分为两类。1类系统是两类中更丰富的一类，被认为是最先进化出来的。其定义性特征是存在重复相关神秘蛋白（RAMPs），这些蛋白在CRISPR RNA（crRNA）上寡聚化形成RNA引导的效应复合物。RAMPs是CRISPR-Cas中最保守和最古老的特征之一，被认为可追溯到最后一个通用共同祖先。然而，它们的起源仍不清楚。Vipr是CRISPR RAMPs的主要由噬菌体编码的祖先（图源自Science ）在该研究中，研究人员报道了病毒干扰可编程重复序列（VIPR）系统的发现，该系统由Vipr蛋白（最早CRISPR-Cas效应因子的祖先）和VIPR RNA（vrRNAs，包含交替的GGY/NN基序）组成。与通过连续互补配对靶向核酸的经典指导RNA不同，vrRNAs通过非连续密码识别双链DNA，其中可变的NN二核苷酸共同指定一个带缺口的靶序列。天然vrRNA靶标提示VIPR系统作用于对抗竞争性噬菌体，通过重定向该复合物进行转录抑制，展示了可编程的噬菌体防御。这些结果表明适应性免疫起源于病毒之间的古老战争，揭示了一种此前未被识别的序列信息编码逻辑。

参考消息：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.aei0498

https://www.science.org/doi/10.1126/science.aei3472

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