130個(gè)新型DNA轉(zhuǎn)座子和20個(gè)已知活躍DNA轉(zhuǎn)座子的進(jìn)化樹。

DNA轉(zhuǎn)座子也稱跳躍基因，可被用作基因工程工具。近日，中國科學(xué)院動(dòng)物研究所張勇和王皓毅研究組開展了迄今為止最大規(guī)模的DNA轉(zhuǎn)座子活性篩選，構(gòu)建了目前最大的活躍DNA轉(zhuǎn)座子數(shù)據(jù)集，極大擴(kuò)展了基于DNA轉(zhuǎn)座子的基因工程工具箱。相關(guān)研究成果5日在線發(fā)表于《細(xì)胞》雜志。

DNA轉(zhuǎn)座子約占人類基因組的2%，是一種天然的可以自主移動(dòng)的DNA序列，可以演化為功能性基因或調(diào)控元件。DNA轉(zhuǎn)座子跳躍是物種進(jìn)化的重要?jiǎng)恿?，有助于宿主適應(yīng)惡劣環(huán)境。

然而，在長期演化的過程中，絕大多數(shù)的DNA轉(zhuǎn)座子失去了轉(zhuǎn)座活性，只有少數(shù)轉(zhuǎn)座子被開發(fā)為基因整合的工具，用于基因治療、挖掘新的基因和功能元件等。因此，亟待系統(tǒng)挖掘具有不同功能特點(diǎn)的DNA轉(zhuǎn)座子工具。

此次，科研人員從102個(gè)無脊椎和脊椎動(dòng)物基因組中預(yù)測了130個(gè)潛在活躍的DNA轉(zhuǎn)座子，同時(shí)，通過人源細(xì)胞中的高通量實(shí)驗(yàn)，篩選驗(yàn)證了40個(gè)轉(zhuǎn)座子具有異源轉(zhuǎn)座活性。這一結(jié)果將哺乳動(dòng)物中活躍轉(zhuǎn)座子載體的數(shù)目從20個(gè)提升至60個(gè)，大幅拓展了DNA轉(zhuǎn)座子的進(jìn)化多樣性。

基于此，科研人員進(jìn)一步開展了基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究兩個(gè)層面的系統(tǒng)探索，一方面解析了DNA轉(zhuǎn)座子的活性相關(guān)因素和進(jìn)化動(dòng)態(tài)，揭示了其多樣化的功能特征；另一方面也闡明了來自蚊子Mariner2_AG轉(zhuǎn)座子在CAR-T細(xì)胞治療中的優(yōu)越性能和臨床應(yīng)用潛力。