2024年6月26日,Arc研究所的 Patrick Hsu 等人在 Nature 期刊发表了题为Structural mechanism of bridge RNA-guided recombination的文章。该研究利用冷冻电镜解析了IS110重组酶与其桥RNA、靶DNA和供体DNA复合体的结构,进而详细揭示了其作用机制。
插入序列(IS)元件是在原核基因组中发现的最简单的自主转座元件,IS110家族元件编码一种重组酶和一种非编码桥RNA(Bridge RNA),该研究报告了IS110重组酶与其桥RNA、目标DNA和供体DNA在重组反应周期的三个不同阶段的冷冻电镜结构。对这三种结构的比较揭示了以下过程:1)目标和供体DNA的顶端链在复合活性位点处被切割,形成共价5'-磷酸丝氨酸中间体;2)切割的DNA链交换并重新连接形成Holliday junction中间体;3)随后通过切割底端链来解离中间体。
总的来说,这项研究揭示了双特异性RNA如何赋予IS110重组酶对目标和供体DNA的特异性,以实现可编程的DNA重组。