《Nature丨自主转座子调整其序列以确保体细胞抑制》

  • 来源专题:战略生物资源
  • 编译者: 李康音
  • 发布时间:2024-02-20
  • 2024年2月14日,马克斯-普朗克研究所的研究人员在Nature在线发表了题为Autonomous transposons tune their sequences to ensure somatic suppression的文章。

    转座因子 (TEs)是人类基因的主要组成部分,约占内含子空间的一半。在前信使RNA合成过程中,内含子TEs与其宿主基因一起转录,但很少参与最终的mRNA产物,因为它们与内含子一起剪接并迅速降解。矛盾的是,TE是RNA 加工信号的丰富来源,它们可以通过这些信号产生新的内含子,也可以产生功能性或非功能性嵌合转录物。这些事件的罕见性意味着存在一种弹性剪接代码,能够抑制TE外显子化而不影响宿主mRNA前加工。

    本研究表明,SAFB蛋白通过防止先前整合的TE的外显子化来防止L1元件的反转录转位,同时保持剪接的完整性,从而保护基因组的完整性。这种独特的双重作用是可能的,因为L1的保守的富含腺苷的编码序列与SAFB蛋白结合。SAFB的抑制活性扩展到组织特异性,巨大的蛋白质编码盒外显子,嵌套基因和Tigger DNA转座子。此外,在LTR/ERV仍有活性的物种(如小鼠和苍蝇)中,SAFB也会抑制LTR/ERV元素。体细胞中受SAFB抑制的剪接事件的一个重要子集在睾丸中被激活,与减数分裂后精子中低SAFB表达相一致。

    与对抗外部病原体的先天免疫系统和适应性免疫系统之间的分工类似,该研究结果揭示了SAFB蛋白作为一种基于RNA的、模式引导的、针对胞体TEs的非适应性防御系统,补充了基于RNA的、适应性piwi相互作用的种系RNA途径。

相关报告
  • 《Science | 转座子编码的内含子与引导 RNA 之间的拮抗冲突》

    • 编译者:李康音
    • 发布时间:2024-07-19
    • 2024年7月12日, 麻省总医院等机构的研究人员在Science发表题为Antagonistic conflict between transposon-encoded introns and guide RNAs的文章。 异柠檬酸脱氢酶 1(IDH1)是人类癌症中最常见的突变代谢基因。突变的IDH1(mIDH1)会产生副代谢产物(R)-2-羟基戊二酸,破坏参与表观遗传学和其他过程的酶。IDH1突变实体瘤的一个特征是T细胞排斥,而在临床前模型中抑制mIDH1可恢复抗肿瘤免疫。 该研究定义了 mIDH1 驱动的免疫逃避的细胞自主机制。IDH1突变型实体瘤显示出细胞质双链DNA(dsDNA)传感器CGAS的选择性高甲基化和沉默,损害了先天性免疫信号传导。mIDH1抑制可恢复DNA去甲基化,解除对CGAS和转座元件(TE)亚类的抑制。总之,研究人员证明了 mIDH1 从表观遗传学上抑制先天性免疫,并将内源性 RT 活性与美国食品药品管理局批准的一种肿瘤药物的作用机制联系起来。
  • 《科学家利用基因编辑转座子改良水稻性状》

    • 编译者:季雪婧
    • 发布时间:2024-10-29
    •     转座子(TEs)是真核生物基因组中广泛存在的DNA重复序列,约占水稻基因组的35%。转座子是植物产生遗传变异的重要来源,通过多种机制调控基因表达及表型变异。水稻的泛转座子变异图谱研究表明,转座子在水稻驯化和育种性状改良方面发挥重要作用。     近日,中国科学院院士、遗传与发育生物学研究所研究员李家洋带领的科研团队,联合崖州湾国家实验室的研究人员,在《植物生物技术杂志》(Plant Biotechnology Journal)上在线发表了题为Generation of OsGRF4 and OsSNAC1 alleles for improving rice agronomic traits by CRISPR/Cas9-mediated manipulation of transposable elements的研究论文。该研究通过对水稻基因OsGRF4或OsSNAC1的非编码区进行转座子编辑,实现了对目的基因表达的精确调控。同时,该研究创制的优良等位基因为作物遗传育种提供了新策略。     微型反向重复转座子(MITEs)是短小而非自主的DNA转座子,是水稻基因组中数量较多的转座元件,且与至少58%的水稻基因相关。研究表明,MITEs是水稻基因表达变异的主要驱动因素之一,而利用MITE插入多态性进行全基因组关联研究有助于挖掘并控制农艺性状的潜在基因。 该研究推测,通过CRISPR/Cas9基因编辑技术设计基因非编码区的MITEs转座子分布可以上调或下调目标基因的表达,从而创制新的基因等位基因型以改良水稻性状。为验证这一设想,科研人员选择水稻中的生长调节因子4基因OsGRF4和胁迫响应基因OsSNAC1进行研究。研究显示,OsGRF4可正向调控水稻产量的相关性状,在其终止密码子下游的1200bp内插入一个294-bp的PIF/Harbinger超家族MITE;OsSNAC1可以增强水稻的耐盐性,但在其上下游非翻译区未检测到MITE。研究发现,水稻某些基因下游非编码区中的MITE可以介导靶基因的翻译抑制。因此,研究认为,通过CRISPR/Cas9技术删除OsGRF4下游非翻译区中的MITE,可以创制出过表达的等位基因型。研究针对OsGRF4基因的MITE靶区域,设计构建了2个CRISPR/Cas9 sgRNAs,并对其进行编辑。科研人员对得到的无转基因的纯合突变体进行分析发现,OsGRF4基因的MITE删除,提高了OsGRF4mite突变体中靶蛋白的丰度,并改善了与产量相关的农艺现状。水稻基因上游非翻译区中的一些MITEs可作为增强子,如miniature Ping (mPing) TE可以增强盐胁迫响应基因的转录水平。因此,研究人员尝试将430-bp的mPing插入耐盐基因OsSNAC1的上游非翻译区。进而,科研人员剖析得到的纯合突变体发现,OsSNAC1基因的MITE插入,提升了盐胁迫下OsSNAC1MITE突变体中靶基因的转录水平,并增强了它的耐盐性。上述成果为转座子驱动的作物遗传育种提供了新途径。研究工作得到科技创新2030-重大项目、国家自然科学基金及海南省相关项目的支持。