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插入序列（IS）元件是原核生物基因組中最簡單的自主轉(zhuǎn)座元件。研究團(tuán)隊(duì)最近發(fā)現(xiàn)，IS110家族元件編碼了一種重組酶和一種非編碼橋RNA（bRNA），后者通過兩個可編程環(huán)對靶DNA和供體DNA賦予模塊化特異性。

研究發(fā)現(xiàn)

1. IS110重組復(fù)合體結(jié)構(gòu)：通過冷凍電子顯微鏡，研究團(tuán)隊(duì)揭示了IS110重組酶與其bRNA、靶DNA和供體DNA的三種不同階段的結(jié)構(gòu)。IS110聯(lián)合復(fù)合體包含兩個重組酶二聚體，其中一個二聚體包含bRNA的靶結(jié)合環(huán)并與靶DNA結(jié)合，而另一個二聚體協(xié)調(diào)bRNA的供體結(jié)合環(huán)和供體DNA。

2. 復(fù)合活性位點(diǎn)：研究揭示了一個跨越兩個二聚體的復(fù)合RuvC-Tnp活性位點(diǎn)，定位了在靶DNA和供體DNA重組位點(diǎn)附近的催化絲氨酸殘基。

3. 重組反應(yīng)階段：通過對三種結(jié)構(gòu)的比較，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)：

   - 靶DNA和供體DNA的上鏈在復(fù)合活性位點(diǎn)被切割，形成共價的5'-磷酸絲氨酸中間體。

   - 切割的DNA鏈被交換并重新連接，形成一個Holliday結(jié)中間體。

   - 隨后，通過切割下鏈，Holliday結(jié)中間體被解析。

圖源：Nature（2024），DOI: 10.1038/s41586-024-07570-2

這項(xiàng)研究揭示了一個雙特異性RNA如何為IS110重組酶賦予靶和供體DNA特異性，實(shí)現(xiàn)可編程的DNA重組。這一發(fā)現(xiàn)不僅擴(kuò)展了我們對插入序列元件重組機(jī)制的理解，還為基因編輯技術(shù)提供了新的思路和工具。

通過揭示橋RNA指導(dǎo)重組的詳細(xì)機(jī)制，這項(xiàng)研究為開發(fā)新的基因編輯方法提供了理論基礎(chǔ)。理解這些機(jī)制可能有助于設(shè)計更精準(zhǔn)和高效的基因編輯工具，推動基因治療和其他生物技術(shù)領(lǐng)域的進(jìn)步。

未來的研究將繼續(xù)探索橋RNA在不同系統(tǒng)中的應(yīng)用潛力，進(jìn)一步優(yōu)化重組酶的設(shè)計，以實(shí)現(xiàn)更高效和特異的基因編輯。這將為生物技術(shù)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域帶來新的突破和應(yīng)用機(jī)會。

總體來說，這項(xiàng)研究為理解橋RNA在基因重組中的作用提供了重要的新見解，并為未來基因編輯技術(shù)的發(fā)展提供了寶貴的參考。

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