微生物遗传与工程生物学摘译自:
具有编辑活性的RNA引导的DNA核酸酶在原核生物中发挥着多种作用,这些核酸酶包括Argonaut系统、CRISPR系统和专职移动原件活性系统(obligate mobile element-guided activity,OMEGA)。其中,OMEGA系统中包括TnpB、IscB、IsrB和IshB核酸酶,其被认为是CRISPR-Cas系统的祖先。Fanzors被认为是TnpB的远源同源物,其普遍存在于真核生物及其相关病毒中。
近期,来自麻省理工学院麦戈文脑科学研究所的S. Gootenberg和Omar O. Abudayyeh 等人在SCIENCE ADVANCES 上发表文章“Programmable RNA-guided DNA endonucleases are widespread in eukaryotes and their viruses ”。研究人员首先对真核生物和病毒基因组中RNA引导的核酶进行了统计分析,发现了在真核生物和病毒中广泛存在着一类功能性核酸酶,将其分为Fanzor1和2。其中Fanzor1主要存在于真核生物中,Fanzor2主要存在于dsDNA病毒基因组中。研究人员对Fanzors进行了系统的多样性研究,通过系统发育分析展示其进化历史,认为Fanzors可能是直接从共生细菌进入真核生物细胞的。研究人员还发现了一段高度保守序列,认为其为Fanzors相关的向导RNA即fRNA,因此选取变形虫的拟菌病毒中的IS607转座子编码的Fanzors2(Fanzor2 from the Acanthamoeba polyphaga mimivirus,AmpFNuc)并通过体外实验证明了此观点,同时发现Fanzor缺乏对DNA和RNA的旁切活性(collateral activity)。接着,研究人员通过AlphaFold2模拟发现AmpFNuc具有核定位信号。在对AmpFNuc、DpFNuc(斑马贻北来源的Fanzor2)、MmFNuc(花蛤来源的Fanzor2)、BaFNuc(日本泥蜗牛来源的Fanzor2)和KnFNuc(藻类来源的Fanzor1)经密码子优化后实现了哺乳动物细胞内的基因组编辑。
本文说明了Fanzors在真核细胞中的广泛存在,并使其实现了哺乳动物细胞内的基因组编辑活性。
(蔡世杰 摘译)
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