# Defining CRISPR adaptation and interference mechanisms in E. coli

> **NIH NIH R01** · IOWA STATE UNIVERSITY · 2020 · $301,875

## Abstract

Project Summary 
 
Viral resistance is essential in all kingdoms of life, although diverse organisms have 
evolved equally diverse mechanisms for combatting infection. In bacteria and archaea, the 
CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats) adaptive immune system 
clears invading DNA during infection through a small-­RNA guided interference mechanism. 
CRISPR immunity proceeds through two stages: adaptation, in which fragments of invasive 
DNA from bacteriophages or plasmids are inserted as spacers within the CRISPR locus of the 
host genome and subsequently serve as templates for the production of small guide CRISPR 
(cr)RNAs;; and interference, during which the crRNA and its effector CRISPR associated (Cas) 
proteins bind complementary target regions of the invading DNA, leading to its destruction by a 
Cas endonuclease. Our goal is to define how bacteria maximize their immune capacity to gain 
an advantage in the molecular arms race against their invaders. Our first goal is to understand 
the sequence-­dependence of immune system evasion through the development of point 
mutations within the invading DNA. Our previous studies have revealed that spacer sequence 
greatly influences the effectiveness of these “escape” mutations, suggesting for the first time 
that some spacer sequences provide stronger immunity than others. In addition, we have 
discovered that during initial infection, bacteria use a two-­tiered defensive system to broaden 
their adaptation capacity. We will evaluate the impact of this tactic on host immunity and 
elucidate the molecular mechanisms underlying this defense strategy. Finally, we will determine 
the structural basis for rapid adaptation triggered when the CRISPR machinery senses non-­
canonical target sequences. Our studies will have major implications on the understanding of 
host-­virus interactions and co-­evolution, an important determinant of the compositional 
dynamics within complex ecological systems including the human microbiome.

## Key facts

- **NIH application ID:** 9995502
- **Project number:** 5R01GM115874-05
- **Recipient organization:** IOWA STATE UNIVERSITY
- **Principal Investigator:** Dipali Gurudutt Sashital
- **Activity code:** R01 (R01, R21, SBIR, etc.)
- **Funding institute:** NIH
- **Fiscal year:** 2020
- **Award amount:** $301,875
- **Award type:** 5
- **Project period:** 2016-09-02 → 2022-08-31

## Primary source

NIH RePORTER: https://reporter.nih.gov/project-details/9995502

## Citation

> US National Institutes of Health, RePORTER application 9995502, Defining CRISPR adaptation and interference mechanisms in E. coli (5R01GM115874-05). Retrieved via AI Analytics 2026-05-23 from https://api.ai-analytics.org/grant/nih/9995502. Licensed CC0.

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*[NIH grants dataset](/datasets/nih-grants) · CC0 1.0*