CRISPR-Cas系统是原核生物特有的适应性免疫体系，为细菌抵御外源生物入侵提供高效保护。为了应对CRISPR-Cas系统，噬菌体等各类可移动遗传元件进化出抗CRISPR蛋白（Acr）来抑制CRISPR-Cas系统的活性。I-F型CRISPR-Cas系统在细菌中广泛存在，目前至少已发现27种抑制I-F型CRISPR-Cas系统的Acr蛋白，其中AcrIF19的结构与功能尚未被解析。

近日，山东农业大学生命科学学院王勇、解永超教授团队联合北京科技大学王文贺、北京化工大学张怡、宜春学院杨灵光等在国际权威期刊《Nature Communications》杂志发表题为 Structural basis for dual mechanism of Cas2/3 nuclease inhibition by anti-CRISPR protein AcrIF19的研究论文。

该研究报道了抗CRISPR蛋白AcrIF19结合I-F型CRISPR-Cas系统核心核酸酶 Cas2/3的冷冻电镜结构，揭示了AcrIF19抑制I-F型CRISPR-Cas系统的分子机制。

图 AcrIF19的抑制机制

研究团队利用冷冻电镜技术解析了黑腐果胶杆菌来源的I-F型CRISPR-Cas系统核心核酸酶Cas2/3单体（2.55 Å）及 Cas2/3-AcrIF19 复合物（2.97 Å）的高分辨率结构。

研究发现，AcrIF19通过β2-β3酸性环精准嵌入 Cas2/3 的单链 DNA 入口通道，通过空间位阻阻断底物结合，直接抑制 Cas2/3 的招募过程；同时，AcrIF19结合后稳定Cas2/3的天然自抑制构象，使RecA1结构域螺旋环封闭HD结构域的催化活性中心，彻底丧失DNA切割能力。

该研究证实AcrIF19为同时阻断核酸酶Cas2/3底物招募与催化活性的双功能抗CRISPR蛋白。揭示了其通过阻断底物招募+构象锁定，实现双重抑制的分子机制，为CRISPR系统的精准调控及基因编辑技术的安全优化提供了新的理论依据。

该研究由山东农业大学王勇、解永超教授，北京科技大学王文贺，北京化工大学张怡副教授担任共同通讯作者。山东农业大学生命科学学院撒元硕、刘春蕾硕士、岳岭博士，以及宜春学院杨灵光副教授为论文共同第一作者。研究工作以山东农业大学为第一单位；山东农业大学冷冻电镜中心、南方科技大学冷冻电镜中心、北京大学医学部冷冻电镜平台及国家蛋白质科学中心（清华分中心），在电镜数据采集与分析中提供了重要支持。山东农业大学冷冻电镜中心王培毅、李勇教授给予的重要指导和帮助。本研究得到国家自然科学基金、山东省泰山学者项目、山东省自然科学基金等项目的资助。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-73156-3