2024年6月26日,哥伦比亚大学的研究人员在Nature发表题为TnpB homologues exapted from transposons are RNA-guided transcription factors的文章。
转座子编码的 tnpB 和 iscB 基因编码 RNA 引导的 DNA 核酸酶,它们通过有针对性的 DNA 切割和同源重组促进自身的自私传播。这些广泛存在的基因家族在进化过程中被反复驯化,导致了包括 Cas9 和 Cas12 在内的多种 CRISPR 相关核酸酶的出现。
该研究试图验证一个假设,即 TnpB 核酸酶也可能被重新用于 CRISPR-Cas 适应性免疫之外的新的、意想不到的功能。该研究利用系统发生学、结构预测、比较基因组学和功能测试,发现了可编程转录因子的多个独立成因事件,并将其命名为 TnpB-like 核酸酶抑制因子(TldRs)。这些蛋白利用天然存在的引导 RNA,特异性地靶向基因组中的保守启动子区域,从而在一种类似于人类发明的 CRISPR 干扰技术的机制中实现强效基因抑制。研究人员聚焦于广泛存在于肠杆菌科细菌中的 TldR 支系,发现噬菌体利用 TldR 和邻近编码的噬菌体基因的联合作用来改变宿主鞭毛组装的表达和组成,这种转变有可能影响运动性、噬菌体敏感性和宿主免疫力。
总之,这项工作展示了通过转座子编码基因的反复外显而实现的各种分子创新,并揭示了各种 RNA 引导的转录因子的进化轨迹。