来自多伦多大学、蒙大拿州立大学的研究人员，揭示出了anti-CRISPR蛋白抑制CRISPR–Cas的多种机制。新研究结果不仅为阐明CRISPR–Cas的功能机制指明了新途径，并有可能为更好地操控CRISPR–Cas系统提供大量有价值的工具。这一重要的研究发布在9月23日的《自然》（Nature）杂志上。
细菌和感染它们的病毒（噬菌体）之间发生的生存之战，导致进化出了许多的细菌防御系统以及噬菌体编码的对抗系统。CRISPR和cas基因构成的适应性免疫系统是细菌保护自身对抗噬菌体zui普遍的一种手段。CRISPR–Cas RNA引导的免疫系统广泛存在于原核生物中，对微生物的进化起重要作用。
近年来，CRISPR–Cas系统的复杂功能机制，以及其能够轻松对任何有机体的遗传信息进行编辑，在基因工程领域和生物领域显示出的巨大应用潜力，吸引了研究人员对这些系统开展深入的研究（延伸阅读：张锋Nature发布CRISPR基因编辑新成果 ）。
当细菌抵御外源DNA入侵时， CRISPR在前导区的调控下首先被转录为长的RNA前体（pre-crRNA），然后加工成一系列短的含有保守重复序列和间隔区的成熟CRISPR RNAs （crRNAs），crRNAs与Cas蛋白结合形成复合物zui终识别并剪切与其互补的外源DNA序列。
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在I-F型CRISPR–Cas系统中，Csy4蛋白是CRISPR特异性的核糖核酸内切酶，其可以对pre-crRNA中的每个重复序列进行切割生成长度为60个核苷酸的成熟crRNA。Csy4结合成熟crRNA的3′末端，然后与Csy1、Csy2和Csy3蛋白组装形成350 kDa的监控复合物。这一复合物依赖于32个核苷酸的crRNA片段与入侵的DNA序列进行互补碱基配对。Csy复合物结合靶DNA导致招募了核酸酶-解螺旋酶蛋白Cas3，及随后降解噬菌体基因组。
由多伦多大学Alan R. Davidson和Karen L. Maxwell领导的这一研究小组，早在2012年的Nature杂志上就发表了一篇研究论文，*次证实一些基因介导了对CRISPR/Cas系统的抑制作用。他们在感染绿脓杆菌（Pseudomonas aeruginosa）的细菌噬菌体中发现了5个不同的I-F型 “anti-CRISPR"基因。并证实噬菌体anti-CRISPR基因突变使得它无法感染具有功能性CRISPR/Cas系统的细菌。将相同的基因添加到CRISPR/Cas靶向噬菌体的基因组中，可以让它逃避CRISPR/Cas系统。研究人员指出，噬菌体编码的这些anti-CRISPR有可能代表了噬菌体战胜非常普遍的CRISPR/Cas系统的一种广泛的机制。
在这篇的Nature文章中，研究人员确定了其中三种anti-CRISPR蛋白：AcrF1、AcrF2和AcrF3的功能机制。他们对这些蛋白进行了生物化学及体内研究，证实每一个anti-CRISPR蛋白都通过不同的机制来抑制了CRISPR–Cas的活性。有两个anti-CRISPR阻断了CRISPR–Cas复合物的DNA结合活性，但它们是通过与不同的蛋白质亚基互作，利用了空间或非空间抑制模式来做到这一点的。第三种anti-CRISPR蛋白通过结合Cas3解螺旋酶-核酸酶，阻止其招募到结合DNA的CRISPR–Cas复合物上来起作用。在体内，这一anti-CRISPR可以将CRISPR–Cas系统转变为转录遏制物，证实了一种蛋白质相互作用蛋白可以调控CRISPR–Cas活性。作者们认为，这些anti-CRISPR蛋白质不同的序列及作用机制表明了独立的进化，并预示了还存在其他的方式——蛋白质借助于它们改变了CRISPR–Cas的功能。
新研究探讨了蛋白质抑制CRISPR–Cas系统的机制。这些多样且不同的机制反映了病毒-宿主军备竞赛深层的进化根源。这些已知和尚有待发现的Anti-CRISPR，将为认识和操控CRISPR–Cas系统提供大量有价值的工具。其中一个例子就是，新研究发现AcrF3通过阻止招募Cas3将CRISPR–Cas系统转变为了一个基因调控因子。由于除了破坏外源DNA，CRISPR–Cas系统来执行着各种功能，许多重要的功能有可能是由与CRISPR–Cas元件互作，由此改变了这一系统活性的蛋白质来完成。
