刚发完Nature，张锋团队再取进展

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真核逆转录因子一般分为两类：长末端重复(LTR)逆转录转座子和非LTR逆转录转座子。第三类真核逆转录因子，Penelope-like elements (PLEs)，已经被很好地生物信息学表征，但对这些元素的转位机制知之甚少。PLEs与Bombyx mori R2 逆转录转座子有一些共同的特征，后者使用靶引逆转录(TPRT)机制，但它们不同的系统发育表明，PLEs可能使用一种新的动员机制。

2024年6月11日，哈佛医学院/麻省理工学院/博德研究所张锋等团队合作在Mobile DNA在线发表题为“Internal initiation of reverse transcription in a Penelope-like retrotransposon”的研究论文，该研究利用从大肠杆菌中纯化的蛋白质，报道了从青色变色蜥(Anolis carolinensis)中提取的PLE的独特体外特性，揭示了其他逆转录转座子所不具有的机制方面。

该研究发现逆转录是在转座子RNA的两个相邻位点上启动的，这两个位点与被切割的DNA不同源，这一特征反映在基因组的“尾巴”特征中，这是PLE之间共有的和独特的。该研究首次在体外激活了PLE，为理解PLE的动员和生物学提供了一个起点。

另外，2024年5月29日，东京大学Osamu Nureki及博德研究所张锋等团队合作在Nature 在线发表题为“Structural basis for pegRNA-guided reverse transcription by a prime editor”的研究论文，该研究展示了SpCas9-M-MLV RTΔRNaseH-pegRNA-target DNA复合物在多种状态下的冷冻电镜结构。终止结构以及功能分析表明，M-MLV RT将逆转录延伸到预期位点之外，导致支架衍生的结合，从而在目标位点上引起不希望的编辑。对起始前、起始和延伸状态的结构比较表明，M-MLV RT在逆转录过程中相对于SpCas9保持一致的位置，而pegRNA合成的DNA杂化双链则沿着SpCas9表面建立。在结构见解的基础上，该研究合理地设计了pegRNA变体和先导编辑变体，其中M-MLV RT融合在SpCas9中。总的来说，该研究结果提供了对先导编辑逐步机制的结构性见解，并将为开发多功能先导编辑工具箱铺平道路（点击阅读）。

真核逆转录因子一般分为两类：长末端重复(LTR)逆转录转座子和非LTR逆转录转座子。Penelope-like elements (PLEs)存在于鱼类、两栖动物、爬行动物、昆虫、原生生物、植物和真菌中，在系统发育和结构上被定义为第三类真核逆转录因子。典型PLEs在单个开放阅读框(ORF)中编码一个GIY-YIG内切酶(EN)结构域和一个端粒酶样逆转录酶(RT)结构域。

EN和RT结构域的存在表明，PLEs可能利用了类似Bombyx mori R2逆转录转座子(R2Bm)的靶引逆转录(TRPT)动员机制，其中，缺失的靶DNA被用作转座子RNA逆转录的引物。另外，由于PLE在系统发育上不同于LTR和非LTR逆转录转座子，PLE可能利用一种新的动员机制。到目前为止，还没有研究纯化出活性的、全长的PLE蛋白，这限制了人们对这些元素的机制理解。

PAc ORF的三维结构建模（图源自Mobile DNA ）

该研究大致勾勒出PAc动员的以下情景。重复的PAc位点被转录和翻译，可能来自其pLTR中的启动子，导致由多个PAc拷贝和PAc蛋白组成的mRNA。PAc蛋白结合其转座子RNA，然后PAc RNP复合物结合并切割富含AT的gDNA，无论是在其自身的pLTR中还是在基因组的其他地方，并在富含ACrich茎环内启动其模板RNA的逆转录。在第二链合成和宿主修复之后，这一过程最终在富含AT的gDNA序列上产生新的PAc拷贝，这一过程还有待实验验证。观察到逆转录在转座子RNA内与被切割DNA不同源的位点上启动，这是PLEs所特有的。该研究提供了一个受控的体外模型，以进一步了解PLE动员和生物学。

原文链接：

https://doi.org/10.1186/s13100-024-00322-z

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