文章信息
文章題目：Functional RNA splitting drove the evolutionary emergence of type V CRISPR-Cas systems from transposons
期刊：Cell
發(fā)表時(shí)間：2025 年 9 月 29 日
主要內(nèi)容：中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所高彩霞研究團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院劉俊杰副教授、中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所張勇研究員首次發(fā)現(xiàn)并定義了連接轉(zhuǎn)座子與 CRISPR 之間長(zhǎng)期缺失的關(guān)鍵進(jìn)化中間體，命名為 TranC (Transposon-CRISPR intermediate)，彌合了 CRISPR 進(jìn)化歷程中的缺口。研究揭示，驅(qū)動(dòng) TnpB 轉(zhuǎn)座酶向 Cas12 系統(tǒng)演化的核心機(jī)制源于引導(dǎo) RNA 的“功能性分裂”，而非蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的根本性改變。這一發(fā)現(xiàn)不僅破解了 Cas12 起源的分子機(jī)制之謎，也首次以實(shí)驗(yàn)證據(jù)闡明了 RNA 層面的創(chuàng)新如何驅(qū)動(dòng)復(fù)雜分子機(jī)器的進(jìn)化進(jìn)程。
原文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.09.004
使用TransGen產(chǎn)品：
2×TransStart? FastPfu PCR SuperMix (AS221)
TransDetect? PCR Mycoplasma Detection Kit (FM311)
研究背景
CRISPR-Cas 系統(tǒng)是原核生物的獲得性免疫系統(tǒng)，Cas9 與 Cas12 效應(yīng)蛋白已被開發(fā)為主流基因組編輯工具。研究表明，Cas12 由 IS200/605/607 轉(zhuǎn)座子編碼的 TnpB 多次獨(dú)立演化而來，但轉(zhuǎn)座子如何躍遷至免疫系統(tǒng)的分子機(jī)制仍缺關(guān)鍵證據(jù)。
文章概述
研究通過序列、結(jié)構(gòu)、催化基序三重篩選，從原核基因組與宏基因組中捕獲 146 個(gè) TnpB 近鄰蛋白，系統(tǒng)發(fā)育與 AlphaFold 預(yù)測(cè)鎖定 6 個(gè)過渡家族，命名 TranC。它們與不同 TnpB 分支成姊妹群，代表 IS605/IS607 轉(zhuǎn)座子多次獨(dú)立孕育 Cas12 的演化路徑。功能實(shí)驗(yàn)顯示，TranC 同時(shí)保留祖先 reRNA 單導(dǎo)模式并啟用 CRISPR 雙 RNA（tracrRNA＋crRNA）切割，人類細(xì)胞中 LaTranC 可兼用兩種向?qū)瓿苫蚪M編輯。冷凍電鏡揭示，TranC 蛋白三維結(jié)構(gòu)幾乎與 TnpB 重疊，差異僅在 RNA：?jiǎn)我?reRNA 分裂為獨(dú)立 tracrRNA 與 crRNA 模塊，形成典型 CRISPR 雙導(dǎo)構(gòu)架；該“RNA 功能分裂”在其余支系亦被共變異預(yù)測(cè)普遍驗(yàn)證。進(jìn)一步人工拆分 ISDra2 TnpB 的 reRNA 為嵌合雙 RNA 后，原系統(tǒng)即獲得陣列識(shí)別與切割能力，完成從轉(zhuǎn)座子到免疫系統(tǒng)的角色轉(zhuǎn)變。研究據(jù)此闡明，RNA 模塊化創(chuàng)新而非蛋白重構(gòu)，是驅(qū)動(dòng) CRISPR-Cas 多次獨(dú)立起源的核心分子引擎，為定向設(shè)計(jì)微型精準(zhǔn)核酸酶提供新思路。
TranC系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)揭示了CRISPR起源的關(guān)鍵分子機(jī)制
全式金生物產(chǎn)品支撐
優(yōu)質(zhì)的試劑是科學(xué)研究的利器。全式金生物的核酸提取試劑（ER101）、PCR 試劑（AS221）、支原體檢測(cè)試劑（FM311）助力本研究。產(chǎn)品自上市以來，憑借優(yōu)異的性能，深受客戶青睞，多次榮登知名期刊，助力科學(xué)研究。
EasyPure? RNA Kit (ER101)
本試劑盒適用于從培養(yǎng)的動(dòng)物細(xì)胞、組織和大腸桿菌中快速提取總 RNA。樣品被異硫氰酸胍裂解，DNA 被 DNase I 消化，RNA 與硅膠膜離心柱特異地結(jié)合。提取的總 RNA 純度高，沒有 DNA 和蛋白質(zhì)污染，可用于 RT-PCR、qRT-PCR、芯片分析、Northern blot 等實(shí)驗(yàn)。
產(chǎn)品特點(diǎn)
? 操作簡(jiǎn)單時(shí)間短：30 分鐘即可完成 RNA 的提取。
? 適用范圍廣：動(dòng)物細(xì)胞、組織和大腸桿菌均可快速提取總 RNA。
? 純度高：獨(dú)特的設(shè)計(jì)可高效去除樣本中的雜質(zhì)。
? DNA 污染：有 DNase I消化步驟，去除 DNA 更徹底。
2×TransStart? FastPfu PCR SuperMix (AS221)
本產(chǎn)品含 TransStart? FastPfu DNA Polymerase、dNTPs 和優(yōu)化的反應(yīng)緩沖液，濃度為 2×，擴(kuò)增效率強(qiáng)，擴(kuò)增速度快，具有高保真性、高特異性。DNA 擴(kuò)增時(shí)，只需加入模板、引物和水，使 SuperMix 溶液的濃度為 1× 即可進(jìn)行反應(yīng)。擴(kuò)增產(chǎn)物為平端，可直接克隆于 pEASY?-Blunt 系列載體中。含 dye 版本擴(kuò)增產(chǎn)物可直接點(diǎn)樣電泳。
產(chǎn)品特點(diǎn)
? 快速：4 kb/min 快速速擴(kuò)增。
? 簡(jiǎn)單：2× 的 PCR 擴(kuò)增 Mix 形式，加入引物、模板和水即可擴(kuò)增；擴(kuò)增完成后可直接電泳檢測(cè)，無需額外加入 Loading Buffer。
? 熱啟動(dòng)、特異性強(qiáng)。
? 擴(kuò)增效率高：復(fù)雜模板、富含 GC/AT 的模板以及長(zhǎng)片段也可以有效擴(kuò)增?；蚪M DNA 片段的擴(kuò)增(≤15 kb)，Plasmid DNA 片段擴(kuò)增(≤20 kb)。
? 高保真：保真性是 EasyTaq 的 54 倍。
TransDetect? PCR Mycoplasma Detection Kit (FM311)
本產(chǎn)品通過 PCR 檢測(cè)的方法針對(duì)支原體 16S rRNA 保守序列設(shè)計(jì)特異引物，以細(xì)胞培養(yǎng)液為模板直接擴(kuò)增支原體 DNA?？蓹z出 54 種支原體，包括口腔支原體、肺炎支原體、豬鼻支原體、精氨酸支原體、發(fā)酵支原體、唾液支原體、梨支原體、人型支原體、萊氏無膽甾原體等。
產(chǎn)品特點(diǎn)
? 特異性強(qiáng)：僅擴(kuò)增支原體 DNA，不擴(kuò)增真核細(xì)胞及細(xì)菌 DNA。
? 操作簡(jiǎn)便：無需提取基因組 DNA，適合大批量樣品。
? 快速靈敏：PCR 法檢測(cè)，速度快、靈敏度高。
? 質(zhì)控完善：含陽性對(duì)照與陰性對(duì)照，結(jié)果可靠。
使用 EasyPure? RNA Kit (ER101)產(chǎn)品發(fā)表的部分文章：
? Fu J, Wu S, Bao N, et al. A Universal Strategy of Anti‐Tumor mRNA Vaccine by Harnessing“Off‐the‐Shelf”Immunity[J]. Advanced Science, 2025.
? Lv Z, Chen L, Chen P, et al. Clearance of β-amyloid and synapses by the optogenetic depolarization of microglia is complement selective[J]. Neuron, 2024.(IF 16.20)
? Liu M, Wang D, Qi C, et al. Brain ischemia causes systemic Notch1 activity in endothelial cells to drive atherosclerosis[J]. Immunity, 2024.(IF 25.5)
? Zhao K, Wang L, Qiu D, et al. PSW1, an LRR receptor kinase, regulates pod size in peanut[J]. Plant Biotechnology Journal, 2023.(IF 10.1)
? Chen W, Ma J, Wu Z, et al. Cas12n nucleases, early evolutionary intermediates of type V CRISPR, comprise a distinct family of miniature genome editors[J]. Molecular Cell, 2023.(IF 16.00)
? Zhang Z, Mao L, Qin Y, et al. Comparative transcriptome analysis revealed the role and mechanism of a FeoC-like LuxR-type regulator in intracellular survival of Aeromonas hydrophila[J]. Aquaculture, 2022.(IF 5.13)
? Wang Y, Wang Y, Pan D, et al. Guide RNA engineering enables efficient CRISPR editing with a miniature Syntrophomonas palmitatica Cas12f1 nuclease[J]. Cell Reports, 2022.(IF 9.99)
? Wang X, Li X, Li J, et al. Mechanical loading stimulates bone angiogenesis through enhancing type H vessel formation and downregulating exosomal miR‐214‐3p from bone marrow‐derived mesenchymal stem cells[J]. The FASEB Journal, 2021.(IF 4.97)
? Wu Z, Zhang Y, Yu H, et al. Programmed genome editing by a miniature CRISPR-Cas12f nuclease[J]. Nature chemical biology, 2021.(IF 15.04)
? Wang Y, Luo W, Huang L, et al. A novel lncRNA linc-AhRA negatively regulates innate antiviral response in murine microglia upon neurotropic herpesvirus infection[J]. Theranostics, 2021.(IF 11.55)
? Han X, Wang R, Zhou Y, et al. Mapping the mouse cell atlas by microwell-seq[J]. Cell, 2018.(IF 31.40)
使用2×TransStart? FastPfu PCR SuperMix (AS221)產(chǎn)品發(fā)表的部分文章：
? Song R, Guo P, Ren X, et al. A novel polypeptide CAPG-171aa encoded by circCAPG plays a critical role in triple-negative breast cancer[J]. Molecular Cancer, 2023.(IF 37.30)
? Jin S, Lin Q, Gao Q, et al. Optimized prime editing in monocot plants using PlantPegDesigner and engineered plant prime editors (ePPEs)[J]. Nature Protocols, 2022.(IF 17.02)
? Chen K, Hu Z, Song W, et al. Diversity of O-glycosyltransferases contributes to the biosynthesis of flavonoid and triterpenoid glycosides in Glycyrrhiza uralensis[J]. ACS Synthetic Biology, 2019.(IF 5.57)
? Wang Y, Wang Z, Chen Y, et al. A highly efficient CRISPR-Cas9-based genome engineering platform in Acinetobacter baumannii to understand the H2O2-sensing mechanism of OxyR[J]. Cell Chemical Biology, 2019.(IF 6.76)
使用 TransDetect? PCR Mycoplasma Detection Kit (FM311)產(chǎn)品發(fā)表的部分文章：
? Sun C, Li H C, Liu Y J, et al. Iterative recombinase technologies for efficient and precise genome engineering across kilobase to megabase scales[J]. Cell, 2025.(IF 45.6)
? Liu J L, Yan X Q, Wu H, et al. RNA codon expansion via programmable pseudo uridine editing and decoding[J]. Nature, 2025.(IF 50.5)
? Fei H Y, LI Y J，Liu Y J, et al. Advancing protein evolution with inverse folding models integrating structural and evolutionary constraints[J]. Cell, 2025.(IF 45.6)
? Nian Z, Dou Y, Shen Y, et al. Interleukin-34-orchestrated tumor-associated macrophage reprogramming is required for tumor immune escape driven by p53 inactivation[J]. Immunity, 2024.(IF 25.5)
? Xu J, Liang Y, Li N, et al. Clathrin-associated carriers enable recycling through a kiss-and-run mechanism[J]. Nature Cell Biology, 2024.(IF 17.3)
? Wang J, An Z, Wu Z, et al. Spatial organization of PI3K-PI (3, 4, 5) P3-AKT signaling by focal adhesions[J]. Molecular Cell, 2024.(IF 14.5)
? Huang J, Lin Q, Fei H, et al. Discovery of deaminase functions by structure-based protein clustering[J]. Cell, 2023.(IF 65.00)
? Lei Z, Meng H, Liu L, et al. Mitochondrial base editor induces substantial nuclear off-target mutations[J]. Nature, 2022.(IF 69.50)
? Nian Z, Zheng X, Dou Y, et al. Rapamycin pretreatment rescues the bone marrow AML cell elimination capacity of CAR-T cells[J]. Clinical Cancer Research, 2021.(IF 11.4)
? Xu D, Zhao H, Jin M, et al. Modulating TRADD to restore cellular homeostasis and inhibit apoptosis[J]. Nature, 2020.(IF 50.5)
