CRISPR和CRISPR相關的（Cas）系統賦予RNA指導的針對原核細胞入侵遺傳元件的適應性免疫。這些系統採用包含監視復合物的CRISPR RNA（crRNA）進行序列特異性識別和降解外來DNA或RNA。據報道，幾種缺乏核酸酶的I-F，I-B和V-K系統與缺乏DNA靶向關鍵基因的Tn7樣轉座子在進化和功能上相關，這暗示著RNA引導DNA插入的新模式。TniQ亞基是大腸桿菌TnsD的同源物，它與霍亂弧菌Tn6677型I-F效應級聯反應形成穩定的復合物（也稱為Csy復合物），並在DNA插入過程中起重要作用。
2020年1月8日，中科院上海生化細胞所楊薈團隊在Cell Research 在線發表題為「Structural basis of a Tn7-like transposase recruitment and DNA loading to CRISPR-Cas surveillance complex」的研究論文，該研究闡明了轉座子亞基TniQ組裝成I-F級聯和Cascade-TniQ復合物靶向DNA的識別，提供了CRISPR-Cas系統與Tn7樣轉座子之間合作的見解。
CRISPR和CRISPR相關的（Cas）系統賦予RNA指導的針對原核細胞入侵遺傳元件的適應性免疫。這些系統採用包含監視復合物的CRISPR RNA（crRNA）進行序列特異性識別和降解外來DNA或RNA。據報道，幾種缺乏核酸酶的I-F，I-B和V-K系統與缺乏DNA靶向關鍵基因的Tn7樣轉座子在進化和功能上相關，這暗示著RNA引導DNA插入的新模式。
在I-F和V-K型系統中對CRISPR相關的轉座酶進行了表征，並在大腸桿菌細胞中建立了全基因組範圍內可編程的位點特異性DNA轉座，提供了無需雙鏈斷裂和內源性DNA修復途徑的基因組編輯策略的前景。所有這些與CRISPR相關的轉座子均包含轉座酶亞基，CRISPR效應子和CRISPR陣列。此外，TniQ亞基是大腸桿菌TnsD的同源物，它與霍亂弧菌Tn6677型I-F效應級聯反應形成穩定的復合物（也稱為Csy復合物），並在DNA插入過程中起重要作用。
為了更好地了解CRISPR相關轉座酶的組裝機制，該確定了apo-TniQ的晶體結構及類型I-F Cascade-TniQ與靶標結合前和DNA靶標結合狀態的冷凍電鏡結構，其解析度分別為3.29Å和3.18Å。
與典型的I-F系統不同，霍亂弧菌Cascade由Cas6，Cas7，天然融合的Cas5-Cas8（以下稱為Cas8）和60核苷酸（nt）crRNA組成，包括32-nt間隔區和28-nt重複區。在DNA加載之前，Cascade採用與報道的I-F類型Cascade類似的結構，TniQ同型二聚體與Cas6和Cas7.1結合。 TniQ中距TniQ-Cascade介面較遠的區域的密度較差，尤其是在TniQ-Cascade-dsDNA復合體中。所有Cas蛋白都以螺旋扭曲的「 G」形圍繞crRNA排列，Cas6結合在頭部的crRNA的3'莖環和Cas8結合在crRNA的5'的尾巴的柄。核糖核酸酶Cas6負責表達階段中前體crRNA的加工，並且是RNA引導的DNA轉座所必需的。Cas6中高度保守的關鍵殘基His29突變為丙氨酸消除了crRNA的成熟，級聯組裝和DNA整合。
綜上所述，該研究數據闡明了轉座子亞基TniQ組裝成I-F級聯和Cascade-TniQ復合物靶向DNA的識別，提供了CRISPR-Cas系統與Tn7樣轉座子之間合作的見解。
參考消息：
https://www.nature.com/articles/s41422-020-0274-0