今年杀疯了！张锋团队接连发表Science、Nature和Cell

　　non-LTR逆转录转座子，或Long Interspersed Nuclear Elements(LINEs)，是一类丰富的真核转座子，通过靶启动逆转录(TPRT)插入基因组。在TPRT过程中，一个目标DNA序列被切割并启动逆转录转座子RNA的逆转录。

　　2023年4月6日，博德研究所张锋团队在Science 在线发表题为“Structure of the R2 non-LTR retrotransposon initiating target-primed reverse transcription”的研究论文，该研究报道了Bombyx mori R2 non-LTR逆转录转座子在其核糖体DNA靶点处启动TPRT的冷冻电子显微镜结构。

　　目标DNA序列在插入位点被解开，并被上游基序识别。逆转录酶(RT)结构域的延伸识别逆转录转座子RNA，并引导3 '端进入RT活性位点以模板逆转录。该研究使用Cas9在体外将R2重定向到非原生序列，这表明未来可以作为一种基于可重编程RNA的基因插入工具。

　　另外，2023年3月29日，博德研究所张锋团队在Nature 在线发表题为“Programmable protein delivery with a bacterial contractile injection system”的研究论文，该研究发现Photorhabdus毒力盒(PVC)——来自昆虫病原细菌Photorhabdus asymbiotica的eCIS——的目标选择是由PVC尾纤维的远端结合元件对目标受体的特异性识别介导的。在尾巴纤维的结构引导工程中，该研究表明PVC可以被重新编程，以靶向这些系统不天然靶向的生物(包括人类细胞和小鼠)，效率接近100%。最后，该研究发现PVC可以装载不同的蛋白质载荷，包括Cas9、碱基编辑器和毒素，并可以将它们功能性地输送到人类细胞中。总之，该研究结果表明PVC是一种可编程的蛋白质传递装置，可能应用于基因治疗、癌症治疗和生物控制。

　　2023年1月5日，博德研究所/哈佛医学院/麻省理工学院张锋团队在Cell在线发表题为“A transcription factor atlas of directed differentiation”的研究论文，为了全面了解TF及其控制的程序，该研究创建了一个包含所有注释的人类TF剪接异构体的条形码库(> 3500)，并将其应用于构建TF图谱，以单细胞分辨率绘制过表达每个TF的人类胚胎干细胞(hESCs)的表达谱。该研究将TF诱导的表达谱映射到参考细胞类型，并验证候选TF用于生成不同的细胞类型，涵盖所有三个胚层和滋养层。具有库子集的靶向筛选使研究人员能够创建定制的细胞疾病模型，并整合mRNA表达和染色质可及性数据，以识别下游调控因子。最后，该研究通过开发和验证一种预测TF组合的策略来描述组合TF过表达的影响，该策略产生匹配参考细胞类型的目标表达谱，以加速细胞工程工作。

　　非长端重复序列(non-LTR)逆转录转座子是人类基因组中最丰富的一类移动遗传元件(MGE)，主要以LINE-1和SINE(或Alu)元件为代表。尽管它们普遍存在，并通过诱变和重组对遗传多样性和调节做出了贡献，以及它们作为基因插入工具的潜在用途，但关于它们的流动性机制还有很多需要了解的地方。

　　对Bombyx mori (silk moth)R2元件(R2Bm)的开创性研究，选择性地插入28S rRNA基因，极大地促进了对这类MGE的理解。R2，像所有non-LTR逆转录转座子一样，编码一个具有DNA结合、核酸内切酶和逆转录酶活性的开放阅读框(ORF)。内切酶结构域(限制性内切酶，RLE)切割目标DNA，逆转录酶结构域使用从缺口暴露的3 '端启动R2 RNA的逆转录，从而产生R2元件的新的基因组副本。这一过程被称为靶启动逆转录(TPRT)，是non-LTR逆转录转座子及其II族内含子祖先的特征。

R2Bm逆转录转座子的冷冻电镜结构（图源自Science ）

　　启动逆转录的缺口链被称为底链。non-LTR逆转录转座子对其自身RNA的逆转录是特异性的；对于R2，这种特异性需要在3'UTR上的一个元素，但精确的基序还没有被定位。目前还不清楚R2是如何特异性地识别28S rRNA靶基因的，或者DNA断裂是如何与同一蛋白质中的逆转录耦合的。

　　为了解决这些问题，该研究利用Bombyx mori R2蛋白(R2Bm)自身的3'UTR在28S rRNA基因上启动TPRT，解决了其冷冻电镜结构。该结构揭示了与目标DNA的广泛界面，即TPRT所需的3'UTR的一个小核心区域，并表明R2Bm可以被改造以重新编程其插入位置。

　　参考消息：

　　https://www.science.org/doi/10.1126/science.adg7883