CRISPR系统进化机制研究突破 - 研究团队历经7年探索首次发现并定义了连接转座子与CRISPR之间的关键进化中间体TranC弥合了CRISPR进化历程中的缺口[3] - 研究揭示驱动TnpB转座酶向Cas12系统演化的核心机制源于引导RNA的功能性分裂而非蛋白质结构的根本性改变[3] - 该发现破解了Cas12起源的分子机制之谜首次以实验证据阐明了RNA层面的创新如何驱动复杂分子机器的进化进程[3] TranC系统的鉴定与特征 - 研究团队通过三重搜索方法从原核生物基因组与宏基因组数据中鉴定出146个与TnpB亲缘关系较近的CRISPR偶联候选蛋白最终鉴定出6个演化中间家族命名为TranC[6] - 这些TranC系统代表了TnpB向Cas12演化过程中的多个独立起源路径新鉴定的Clade 3、11、12、13、14源自IS605转座子家族描绘了Cas12系统多次独立演化的复杂场景[6] - 功能实验证实TranC系统具有独特的双RNA导向机制在人类细胞体系中LaTranC系统能够同时使用CRISPR RNA与ISDra2 TnpB的reRNA进行基因组编辑[7] RNA功能性分裂的结构基础 - 结构生物学分析揭示TranC蛋白与其祖先TnpB蛋白在三维结构上高度保守差异主要体现在RNA层面[8] - 冷冻电镜解析表明LaTranC与CRISPR RNA形成的复合体与ISDra2 TnpB与reRNA形成的复合体在结构上高度一致观测到单一reRNA在TranC中演化为功能分离的tracrRNA与crRNA两个模块[8] - RNA功能性分裂的现象通过AlphaFold结构预测和RNA共变异分析在其他TranC支系中被普遍观察提示其为Cas12系统多次独立起源过程中的趋同进化特征[8] 实验验证与系统演化模拟 - 研究团队通过实验模拟从TnpB到TranC的演化路径仅通过将ISDra2 TnpB的reRNA模块功能性拆分为嵌合型tracrRNA与crRNA两部分即可赋予其利用CRISPR阵列进行靶向识别与基因组切割的能力[9] - 该系统成功从单RNA导向的TnpB机制转变为双RNA导向的类CRISPR机制验证了RNA分裂在CRISPR系统起源中的关键作用[9] 技术开发与商业化进展 - 齐禾生物科技有限公司团队对LaTranC基因组编辑系统进行了系统性的蛋白定向进化与向导RNA工程改造成功获得具备完全自主知识产权的高效变体TranC11a（574个氨基酸）[12] - 在真核细胞的基因组编辑实验中TranC11a显著优于现有小型核酸酶系统（例如TnpB和IscB）并在部分位点展现出与SpCas9系统相当的编辑效率[12] - TranC系列相关核心专利已通过国家知识产权局的自由实施审查TranC11a质粒已通过Addgene平台面向全球科研人员开放获取[13]