由布罗德研究所张峰领导的一个美国研究小组发现了一种新的转座子编码rna引导的DNA核酸酶，他们说这种酶可以用于人类细胞的基因组编辑，并具有生物技术的潜力。vwin德赢ac米兰合作
在发表于星期四的论文科学研究人员写道，IscB蛋白可能是rna引导的核酸内切酶Cas9的祖先，被认为是编码在一个独特的IS200/IS605转座子家族中的核酸酶。通过进化分析、RNA-seq和生化实验，他们从IS200/IS605转座子重建了CRISPR-Cas9系统的进化过程，结果表明，IscB利用一个单一的非编码RNA进行RNA引导的双链DNA切割。
研究人员还对TnpB的rna引导的核酸酶活性进行了实验，TnpB是另一种IS200/605转座子编码蛋白，可能是Cas12内切酶的祖先。总的来说，他们说，这项工作揭示了一种广泛存在的转座子编码的rna引导核酸酶，他们将其命名为OMEGA，意为专属移动元素引导活性。
IscB大约有400个氨基酸长，其结构与Cas9相似——它包含一个被桥螺旋插入分裂的RuvC内切酶域和一个HNH内切酶域。当研究人员对含有HNH或分裂的RuvC内切酶结构域的蛋白质进行全面搜索时，他们发现Cas9和IscB是仅有的同时含有这两种结构域的蛋白质。结合RuvC、BH和HNH结构域的聚类和系统发育分析强烈表明，所有现存的Cas9s都来自一个单一的祖先IscB。
利用之前建立的原间隔相邻基序(PAM)发现试验，他们进一步观察到crispr相关的iscb是rna引导的重编程核酸酶。更多的实验表明，IscB在功能上至少与CRISPR有过一次关联，而且可能在其他情况下也有关联，这表明IscB系统更普遍地共享一个核心祖先ncRNA基因，该基因容易进化成一个CRISPR阵列或一个单独的ncRNA反式代理tracrRNA。
研究人员还研究了IscB、Cas9和其他同源蛋白之间的进化关系，以更广泛地了解rna引导机制的进化。在寻找含有分裂RuvC结构域的蛋白质时，他们发现了另一组较短的IscB同源物，大约有350个氨基酸长，也编码在IS200/605超家族转座子中。他们将这些蛋白质重新命名为IsrB(插入序列RuvC-like OrfB)。
除了IscB和IsrB，他们还进一步发现了一个更小(约180个氨基酸)的蛋白质家族，只包含PLMP结构域和HNH结构域，而不包含RuvC结构域，他们将其命名为IshB(插入序列HNH-like OrfB)。
在研究这些蛋白质之间的关系时，他们发现IsrB、IscB和Cas9形成了不同的、强支持的分支，这表明每种核酸酶都起源于一个独特的进化事件。此外，他们能够识别出两组不同的cas9。第一种是被称为II-D的新亚型——一组相对较小的cas9基因，大约700个氨基酸长，与任何其他已知的cas基因都不相关。第二种是II-C亚型的分支，包括与tnpA相关的异常大的cas9(超过1700个氨基酸)。
作者总结道:“通过对Cas9进化的探索，我们发现了三种高度丰富但此前未被描述的转座子编码核酸酶的可编程rna引导机制:IscB、IsrB和TnpB，我们统称它们为OMEGA……因为移动元素的定位和运动可能决定了它们引导的身份。”“尽管[OMEGA]系统的生物学功能仍然未知，但一些假设与现有证据相一致，包括促进tnpa催化、rna引导的转位或充当毒素的作用。”
他们进一步指出，TnpB家族比IscB家族更加丰富和多样化，TnpBs可能代表了不仅存在于原核生物中，而且也存在于真核生物中的rna引导机制的巨大多样性。