张锋团队最新《细胞》，阐明基因组编辑实现“定点插入”的两种机制

▎药明康德内容团队编辑

近日，基因编辑领域知名科学家张锋教授领衔的研究团队在顶尖学术期刊《细胞》上发表了一篇新论文，展示了CRISPR相关转座酶（CAST）系统的两种分子机制，为开发新的基因编辑工具，以实现DNA片段在基因组中的“定点插入”提供了新的基础。

在基因编辑领域，科学家们基于CRISPR-Cas系统已经开发出很多有力的工具，对基因组中的特定片段进行切割、删除，CRISPR-Cas系统也因此常被比作神奇的“基因剪刀”。除了实现精确“剪切”，科学家们还进一步希望实现特定位置的“插入”，将大片段DNA整合到基因组中，从而治疗基因突变或缺失导致的疾病。

为此，张锋研究团队在2019年首创性地开发了CRISPR相关转座酶，将CRISPR系统与转座子相结合，利用转座酶的特性，将基因片段直接插入靶位点。

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在此次研究中，科学家们深入研究了两类CAST系统实现转座的机制，这两类CAST系统分别由两个类型的CRISPR相关蛋白与Tn7样转座子结合产生。

他们发现，两种类型的CAST系统采用了截然不同的方式在宿主基因组中找到并插入特定的位置。具体来说，基于Cas12k的V-K型CAST系统，使用异位短链CRISPR RNA（crRNA）靶向特定位点；而I-B型CAST系统则主要依赖于两种转座蛋白，其中TniQ蛋白用于RNA介导的转座，TnsD蛋白负责在特定位点的整合。

▲本研究示意图（图片来源：参考资料[1]）

研究人员总结说，“这些发现阐明了CAST系统生命周期中的关键步骤，并凸显了介导转座子实现归巢的分子机制具有多样性。”这一研究为后续改造和应用CAST奠定了基础。

题图来源：123RF

参考资料

[1] Makoto Saito et al., (2021) Dual modes of CRISPR-associated transposon homing. Cell Doi: https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.03.006

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