2018年3月23日上午，哈尔滨工业大学黄志伟教授做客我校生命科学技术学院第15期“整合生物学前沿论坛暨120周年校庆系列学术报告”，在作物遗传改良国家重点实验室六楼会议厅做了题为“Anti-CRISPR 蛋白抑制SpyCas9活性的机制”的学术报告，本次报告由生命科学技术学院殷平教授主持。

在报告中，黄志伟教授充满热情地讲述了自己实验室近五年来围绕艾滋病病毒感染分子机制以及噬菌体和细菌互作机制方面展开的研究工作。黄教授首先分享了其团队在揭示的艾滋病病毒研究领域一直关注的艾滋病病毒毒力因子（Vif）的结构方面的工作，Vif是艾滋病病毒的9大基因中的毒力因子，可以说是针对人类进化而生的，作用就是在人体免疫细胞内进行病毒生成和复制，30多年来，人类对艾滋病一直没有有效疗法，关键在于Vif的结构未被破解，黄教授团队解析了Vif的五元复合物结构，阐明了Vif如何“劫持”人CBF-β以及CUL5 E3连接酶复合物的分子机制，为理性设计靶向该复合物的全新艾滋病药物提供了结构基础。此外，黄教授还分享了其团队在揭示Anti-CRISPR 蛋白AcrIIA4抑制SpyCas9活性的分子机制方面的工作，CRISPR-Cas系统是细菌编码的用来保护细菌免受噬菌体感染的适应性免疫系统，该系统通过crRNA引导的Cas核酸酶剪切入侵病毒的DNA或者RNA从而防御病毒感染，其中，CRISPR II-A亚型系统之一的链球菌Cas9（SpyCas9）系统是目前最重要的、也是最广泛使用的基因编辑工具。但是，如何减少SpyCas9过度激活或者长时间活性带来的基因编辑脱靶效应，以及如何对SpyCas9的活性进行时间、空间或条件性的精确控制，是当下SpyCas9系统用于细胞或组织基因编辑、基因治疗等亟需解决的重要并具挑战性的科学问题。其团队通过生化实验发现AcrIIA2或AcrIIA4能够直接抑制SpyCas9介导的目的DNA的剪切；通过结构生物学研究方法解析了SpyCas9-sgRNA-AcrIIA4复合物的晶体结构，显示AcrIIA4和底物PAM DNA竞争性结合SpyCas9；接下来通过生化实验进一步证实AcrIIA4结合SpyCas9后抑制底物PAM DNA结合SpyCas9，从而拮抗SpyCas9的活性；通过进一步结构比较、分析发现，单独SpyCas9上并不存在AcrIIA4的结合位点，SpyCas9-sgRNA复合物的形成，使得SpyCas9构象发生显著变化，组装形成AcrIIA4结合位点，从而很好地解释了AcrIIA4只结合SpyCas9-sgRNA复合物，而不结合单独SpyCas9。该研究揭示的Anti-CRISPR 蛋白AcrIIA4抑制SpyCas9活性的分子机制，不仅对揭示细菌免疫系统（CRISPR-Cas9）与噬菌体防御系统（Anti-CRISPR）“军备竞赛”的共进化分子机制具有重要的科学意义，而且为设计时间、空间特异性地，或条件性地精确控制SpyCas9基因编辑活性的工具提供了结构基础。

报告结束后，黄志伟教授就本次报告分享的研究方向与在场师生进行了深入的交流和讨论，对相关疑问进行耐心解答，给师生的课题研究提供了新思路。

【人物简介】黄志伟，哈尔滨工业大学生命科学与技术学院院长。黄志伟教授一直用结构生物学和生物化学的方法从事艾滋病病毒感染分子机制以及噬菌体和细菌互作机制方面的研究，其作为通讯作者的研究成果分别于 2014、2016、2017 年多次发表在Nature 杂志上。