异源自身免疫与原核生物免疫防御
种群与进化
2023-12-27 v2 生物物理
摘要
一些原核生物拥有 CRISPR-Cas 系统，可通过从入侵噬菌体中获取的称为间隔序列（spacer）的 DNA 片段提供针对病毒的适应性免疫。然而，CRISPR-Cas 系统零散的分布与有限的记忆广度表明其适应度收益被代价所抵消。本文提出，交叉反应的 CRISPR 靶向可导致异源自身免疫，即外来间隔序列以依赖间隔序列长度的方式引导自我靶向。在抗病毒防御与自身免疫之间取得平衡，预测了间隔序列长度与 CRISPR 库大小之间的标度关系。我们通过已测序原核生物基因组的比较分析找到了该标度关系的证据，并表明这种关联在 CRISPR 类型层面同样成立。相反，该标度关系在具有非功能性 CRISPR 基因座的菌株中不存在。最后，我们证明随机的间隔序列丢失可解释标度关系周围的变异，即便在同一物种的不同菌株之间也是如此。我们的结果表明，异源自身免疫是塑造 CRISPR-Cas 系统进化的一个选择因素。
引用
@article{arxiv.2101.01267,
title = {Heterologous autoimmunity and prokaryotic immune defense},
author = {Hanrong Chen and Andreas Mayer and Vijay Balasubramanian},
journal= {arXiv preprint arXiv:2101.01267},
year = {2023}
}
备注
Revised manuscript with additional robustness checks. 11 pages with 4 figures + 10 pages supplement with 11 figures