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含Cas酶的新型转座子

日期:2014-05-29 00:00:00

转座子是一种可移动的遗传元件,能够在基因组的不同位点之间跳跃,这种DNA片段广泛存在于自然界的各种生物中。近日,科学家们在细菌和古生菌中发现了一类新型的转座子,这种转座子不仅含有Cas内切酶的编码基因,还依赖这种酶整合到新的基因组区域。

细菌一直在与病毒或入侵核酸(质粒)进行斗争,为此它们演化出了多种防御机制。CRISPR/Cas适应性免疫系统就是其中之一。在CRISPR和Cas的帮助下,细菌可以经由小RNA分子的引导,靶标和沉默入侵者遗传信息的关键部分。

现在,CRISPR与Cas9的组合已经成为了一个通用工具,被用来对真核生物进行位点特异性的基因组编辑。这种新兴的基因组编辑工具,引起了人们极大的研究热情。

在这项新研究中,法国巴斯德研究所和美国国家生物技术信息中心的研究人员,比较了几种古生菌和细菌的基因组序列。他们发现,这些基因组编码Cas1蛋白的区域,表现出了可移动遗传元件的特征。

“Cas1持续出现在这些转座子中,考虑到这种酶的活性,大家认为是Cas1将这些片段整合到宿主基因组中,”编辑在文中写道。 “大家将这种新型的转座子元件称为‘Casposon’。”

在很长一段时间里,转座子常常被看作是垃圾DNA。然而,近来越来越多的证据表明,转座子在进化过程中起到了重大的作用。此前有理论认为,Cas1内切酶家族最初出现于可移动遗传元件,后来才被细胞纳入自己的防御体系。而这项新研究的结果与上述观点不谋而合。研究团队指出,casposon对于CRISPR-Cas免疫系统的出现至关重要。

Casposon是第一种能够自我合成的原核生物转座子,另一种能够自我合成的转座子存在于真核生物中。自我合成是指转座子片段编码介导自身复制的酶。

研究显示,Casposon具有一些与真核生物DNA转座子(Polinton/Maverick)相同的特点,它们都含有末端的反向重复序列和B类DNA聚合酶的编码基因。与其他已知转座子不同的是,casposon的整合和切除依赖于Cas1。

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