大规模研究揭示DNA转座子的功能多样性并扩展基因组工程工具箱

发布时间：2024-07-15 16:00:41 栏目：精选百科

导读 在《细胞》杂志发表的一项研究中， 中国科学院动物研究所张永娥和王浩毅领导的研究小组表征了DNA转座子的多样性，扩展了基因组工程工具箱...

在《细胞》杂志发表的一项研究中， 中国科学院动物研究所张永娥和王浩毅领导的研究小组表征了DNA转座子的多样性，扩展了基因组工程工具箱。



该研究的通讯作者张教授说：“我们的系统和比较框架补充了传统的案例研究，阐明了基础生物学并加强了应用生物学。”

自上世纪 40 年代芭芭拉·麦克林托克首次发现转座子以来，科学家们一直对这些“跳跃基因”及其在进化中的作用着迷。DNA 转座子作为转座子的主要类型之一，受到了广泛关注。然而，由于以往案例研究的规模有限，与转座活性和进化模式相关的因素仍不清楚。

这项研究中，研究人员从102个动物基因组中预测了130个可能具有活性的DNA转座子，通过实验筛选和验证，鉴定出40个在人类细胞中具有活性的新型转座子，使哺乳动物中活性转座子载体的数量从20个增加到60个，显著拓展了其进化多样性。

他们利用通过系统实验筛选获得的迄今为止最大的活性 DNA 转座子数据集，进行了进一步的深入分析，揭示了转座活动背后的因素，探索了进化动态，并识别了多种功能特性。

一个值得注意的发现是 Tc1/ mariner超家族表现出增强的活性，这是其普遍存在的水平转移的基础。

此外，虽然DNA转座子在之前的应用中可以作为插入诱变或转基因载体的遗传工程工具，但只有少数转座子得到了广泛的应用，例如睡美人(SB)。

研究人员探索了具有不同功能特性的新型转座子，其中活性最高的转座子Mariner2_AG(MAG)的表现远超慢病毒、SB 等 CAR-T 细胞治疗中广泛使用的载体，预示着其具有临床应用的潜力。

本研究中描述的具有多样化功能特征的新鉴定的转座子大大扩展了基于DNA转座子的遗传工程工具箱，支持各种应用场景。

总体而言，研究人员利用动物界丰富的遗传资源，进行了迄今为止最大规模的DNA转座子活性筛选，获得了迄今为止最大规模的活性DNA转座子数据集。

这项研究不仅强调了DNA转座子的多样化功能和进化特征，而且扩展了基因组工程工具箱。