成簇规律间隔短回文重复序列及其与细菌耐药的研究进展

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1、中华流行病学杂志2015年3月第36卷第3期ChinJEpidemiol，March2015，Vol.36，No.3·293··综述·成簇规律间隔短回文重复序列及其与细菌耐药的研究进展薛泽润王颖芳段广才【关键词】成簇规律间隔短回文重复序列；耐药两者的关系有助于更好地理解细菌耐药机制。Progressonthestudiesofassociationbetweenclustered1.CRISPR的结构特点：CRISPR由重复、间隔和前导序regularlyinterspacedshortpalindromicr

2、epeatand列组成。重复序列由20～50bp组成，具有回文结构。同一antibioticresistanceXueZerun1，WangYingfang2，Duan个物种内相同CRISPR位点的重复序列相对保守，不同细菌Guangcai3.1Xi’anCenterforDiseaseControlandPrevention，具有相似的重复序列，推测重复序列能在不同微生物间转Xi’an710054，China；2HenanUniversityofScienceand移［5］。间隔序列与重复序列大小相近，将重复

3、序列隔开。研Technology；3SchoolofPublicHealth，ZhengzhouUniverstiy究发现，有的间隔序列与噬菌体、质粒等外源基因具有同源Correspondingauthor：DuanGuangcai，Email：gcduan@zzu.性［1］，间隔序列处在动态变化中，呈现多态性，能反映曾经入edu.cn侵细菌的噬菌体、质粒等外源遗传物质，甚至包含微生物生ThisworkwassupportedbyagrantfromtheNationalScienceand态学和地理学信息［6

4、］。重复序列和间隔序列组成CRISPR的TechnologyMajorProjectofChina（No.2013ZX10004-607）.基序，CRISPR以基序为单位转录成RNA发挥作用［7］。前导【Keywords】Clusteredregularlyinterspacedshortpalindromic序列位于CRISPR的5′端，与重复序列相连，富含AT碱基，长repeat；Resistance约300～500bp，在同一物种内相对保守，新的间隔序列一般加在前导序列与第一个重复序列之间［1］。Cas蛋

5、白基因位于成簇规律间隔短回文重复序列（CRISPR）与细菌横向基CRISPR序列附近，是一类较大的多态性家族，目前发现有因转移密切相关，能够识别和处理噬菌体、质粒等外源遗传cas1～cas10等多种类型［8］，其中cas1和cas2基因存在于每个物质，并防御基因水平转移［1］。CRISPR发现于大肠埃希菌CRISPR位点中，被认为是CRISPR系统鉴定的分子标记［9］。基因组中［2］，接着在其他原核生物中也发现了类似结构，研究发现，Cas蛋白在CRISPR介导的免疫干扰中起到重要作2002年Jansen等［3］

6、将此类基因序列命名为CRISPR。用，它可能具有核糖核酸酶、解旋酶、聚合酶等功能，与DNACRISPR及其相关蛋白（Cas蛋白）一起发挥免疫抑制作用，重组和修复、插入序列获得、重复序列维持等有关［10-11］。近年来CRISPR/Cas系统的结构特征及其功能和作用机制引Makarova等［12］发现在不同菌种间存在着相似的cas基因，预起了人们的高度重视。测cas基因能发生水平转移。根据Cas蛋白可以将CRISPR抗生素有效地控制了细菌感染，但是随着抗生素滥用分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3种类型，其各自的标志Cas蛋白分别是

7、和细菌适应，细菌耐药日益严重，已成为严重的公共卫生Cas3［13］、Cas9［14］和Cas10［15］。问题。2014年4月30日WHO发布《AntimicrobialResistance：2.CRISPR的作用机制：CRISPR具有免疫记忆功能，能GlobalReportonSurveillance2014》，报告收集了全球细菌耐药抵抗噬菌体、质粒等外源遗传物质入侵［16］。现有研究推测情况，强调目前细菌耐药已经对公共卫生构成重大威胁，不CRISPR的作用机制分为3个阶段：获得新的间隔序列、表达再是一种预测

8、。2013年美国疾病预防控制中心（CDC）发布crRNA、免疫干扰［17］。当噬菌体、质粒首次侵袭细菌时，了《AntibioticResistanceThreatsintheUnitedStates，2013》。我CRISPR有选择地截取和保留前间隔序列（protospacer）［18］，国耐药现状同样不容乐观，2013年的细菌耐药监测中发现，并将其整合到CRISPR形成新的间隔序列，