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《Nature｜海星前后轴形成的分子基础》

  • 来源专题：战略生物资源
  • 编译者： 李康音
  • 发布时间：2023-11-03

  • 本文内容转载自“ BioArt”微信公众号。原文链接: https://mp.weixin.qq.com/s/JH5ubs23WqHdtpuT73FPYg

    2023年11月1日，美国斯坦福大学C. J. Lowe研究组与L. Formery合作在Nature上发表了文章Molecular evidence of anteroposterior patterning in adult echinoderms，通过RNA断层扫描方法对海星（Patiria miniata）这一棘皮动物前后轴分子特征进行刻画，并通过原位杂交的方式对多个细胞标记物的分布进行检测，提出了以海星为例的棘皮动物身体计划形成的分子基础。

    该研究为棘皮动物特殊的轴向形成提供了强大的工具，建立棘皮动物轴向建立的区域同源性特征。同时，研究人员建立的工作范式可以与化石记录相结合，可以对进化上轴向发育关键形态转变的分子机制进行分析。


  • 原文来源：https://www.nature.com/articles/s41586-023-06669-2
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    • 来源专题：战略生物资源
    • 编译者：李康音
    • 发布时间：2024-06-29
    • 2024年6月26日，玛格丽塔·萨拉斯生物研究中心Ernesto Arias-Palomo、约翰斯霍普金斯大学James M. Berger共同通讯在Nature发表题为Molecular basis for transposase activation by a dedicated AAA+ ATPase的文章，揭示了专用AAA+ATP酶激活转座酶的分子基础，为染色体重排的调节和耐药基因的传播提供了见解。 研究的重点是IS21转座酶系统，该系统可作为阐明AAA+ATP酶如何调节转座酶中的位点选择性和催化功能的模型。研究人员证明，在这一过程中起关键作用的IstB ATP酶会自我组装成一种自动抑制的二聚体五聚体，将靶DNA紧密弯曲成半螺旋。这种独特的结构通过核苷酸控制的组装和DNA变形来稳定，从而实现基于结构的位点选择性和转座酶募集。作者发现，两个IstB十聚体可以二聚化，将靶核酸稳定成与IstA转座酶结合的S形扭结构型。这种相互作用形成了大约1MDa的转座子复合体，突出了特定相互作用在刺激调节ATP酶活性和触发转座酶上的大构象变化中的重要性，该转座酶定位催化位点以进行DNA链转移。 研究还表明，IstA转座酶具有两个螺旋-转螺旋（HTH）DNA结合结构域、一个DDE催化基序和一个β-桶，后面是一个柔性的羧基末端区域。据报道，IstA可以寡聚成高度交织的四聚体，将两个转座子末端突触形成超螺旋构型。然而，这种四聚体状态是无活性的，并且需要调节性IstB因子来进行转座。研究人员结合生物化学和结构方法，详细解析了IS21的核苷酸依赖性转座反应。他们的发现表明，核苷酸周转周期在允许IstB支持IstA转座方面发挥着至关重要的作用。该研究进一步证明，IstB AAA+通过利用其N端延伸促进蛋白质低聚和靶向双链弯曲来促进IS21转位，同时将AAA+结构域保持在稳定DNA上组装的非活性构型中。 此外，该研究表明，IstB通过捕获S形靶DNA来重塑双链DNA，该靶DNA是靶底物和由IstA转座酶带入复合物的供体DNA之间的接触点。在IstB十聚体连接处的这种尖锐的DNA弯曲用作靶底物和由IstA转座酶带到复合物的供体DNA之间的接触点。 这项研究的发现不仅有助于我们理解DNA转位的分子机制，而且突出了这些见解在生物技术和基因编辑中的潜在应用。控制和操纵转座元件的能力为基因工程和开发新的治疗策略提供了令人兴奋的可能性。正如作者所总结的，未来的研究将需要建立IstB核苷酸转换的确切机制作用，以及其他转座相关分子匹配物使用类似方法激活其同源转座酶的程度。
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  • 《Nature | Igk 与 Igh V(D)J 连接机制不同的分子基础》
    • 来源专题：战略生物资源
    • 编译者：李康音
    • 发布时间：2024-05-31
    • 2024年5月29日，波士顿儿童医院的研究人员在 Nature 期刊发表了题为Molecular basis for differential Igk versus Igh V(D)J joining mechanisms的文章。 在发育中的 B 细胞中，V(D)J 重组将 Igh 和 Igk 基因座上的数百个基因片段组装成编码 IgH 和 Igκ 可变区的外显子。V、D和J基因片段的两侧是保守的重组信号序列（RSS），其目标是RAG内切酶。RAG 在基于 JH-RSS 的重组中心 (RC) 内捕获 JH-RSS 后，协调 Igh V(D)J 重组。JH-RSS 定向可使 RAG 扫描上游含 D 和 VH 的染色质，这些染色质通过粘合素介导的环挤压以线性方式呈现。在 Igh 扫描过程中，RAG 只稳健地利用 D-RSS 或与 JH-RSS 呈趋同（缺失）取向的 VH-RSS。然而，对于 Vκ 到 Jκ 的连接，RAG 利用的是来自缺失方向和反转方向簇的 Vκ-RSS8 ，这与线性扫描不一致。 该研究描述了 Vκ 到 Jκ 连接机制的特征。Igk 会发生强烈的初级和次级重排，这就给扫描测定带来了困难。因此，研究人员对细胞进行了设计，使其只发生初级 Vκ 到 Jκ 的重排，并发现从初级 Jκ-RC 开始的 RAG 扫描仅在 CTCF 位点的 Sis 元件上游8kb 处终止。Sis和Jκ-RC几乎不与Vκ基因座相互作用，而Sis上游4kb处基于CTCF位点的Cer元件则与基因座上的各种环路挤压障碍相互作用。与 VH 基因座反转相似，DJH 基因座反转削弱了 VH 到 DJH 的连接；而 Vκ 基因座或 Jκ 基因座反转则允许 Vκ 到 Jκ 的连接。这些实验共同表明，环路挤压使 Vκ 片段靠近 Cer，从而被基于 RC 的 RAG 短程扩散介导的捕获。为了确定 Igk 与 Igh 中扩散性 V(D)J 重组的关键机制要素，研究人员检测了由定向染色体易位产生的杂交 Igh-Igk 基因座中的 Vκ 对 JH 和 D 对 Jκ 重排，并确定了非常强的 Vκ 和 Jκ RSS。事实上，与 Igh-RSS 相比，杂交或正常 Igk 和 Igh 基因座的 RSS 置换证实了 Igk-RSS 促进强健的扩散连接的能力。研究人员认为，Igk进化出了强大的RSS来介导Vκ到Jκ的扩散连接，而Igh则进化出了较弱的RSS，这是通过RAG扫描阻碍来调节VH连接所必需的。
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