合成生物催化剂工程,摘译自:

https://www.nature.com/articles/s41586-021-04058-1

转座在所有生物基因组的重塑中起着关键作用。插入序列(Insertion sequences, ISs)是一种广泛分布的可移动元件,IS200/IS605和IS607家族的ISs是最简单的可移动遗传元件,只包含其转座及其调控所需的基因。这些元件通常携带末端回文序列,编码对移动至关重要的tnpA转座酶,并通常编码必不可少的辅助tnpB基因。ISDra2 TnpA是一个非常小的Y1转座酶,切割滞后链5’TTGAT序列形成单链滚轮,然后插入到TTGAT的3’完成转座,从而不产生靶点复制(target site duplication)。虽然TnpA在IS200/IS605转座子移动中的作用已被充分证实,但TnpB的功能仍然知之甚少。有人认为,TnpB在转座调控中发挥作用,但其机制尚未确定。有趣的是,生物信息学分析表明,TnpB可能是CRISPR Cas9/Cas12核酸酶的前身。然而,TnpB的核酸酶活性和RuvC-motif在转座中的角色还没有被证明。

近期,来自立陶宛维尔纽斯大学的Tautvydas Karvelis和Virginijus Siksnys等人发现来自耐辐射球菌ISDra2的TnpB是一个RNA导向的核酸酶,相关文章发表在Nature:Transposon-associated TnpB is a programmable RNA-guided DNA endonuclease。作者首先发现在大肠杆菌中表达tnpB需要与tnpA一起,说明可能需要额外的转座子元素稳定它的表达,并且发现RNA有RNA与TnpB共纯化。因此,他们对共纯化的RNA进行测序,发现富集的RNA与RE序列匹配(命名为reRNA)。接下来,他们假设TnpB可以被reRNA引导并切割DNA,体外用TnpB RNP和reRNA复合物、体内用表达tnpB和reRNA复合物的质粒实验证明它在reRNA的引导下剪切靠近5’TTGAT转座子相关基序(transposon associated motif, TAM)的DNA。最后,他们证明TnpB可以被重新编程切割人类细胞中的DNA靶位点。

该研究通过证明TnpB在转座中的作用,扩展了对转座机制的理解,实验证实TnpB是CRISPR-Cas核酸酶的功能性前体,并建立了TnpB作为基因组编辑新系统的原型。

(杨思琪 摘译)


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