Крупное исследование раскрывает функциональное разнообразие ДНК-транспозонов и расширяет инструментарий геномной инженерии

В исследовании, опубликованном в Cell, группа учёных под руководством Чжан Юнъэ и Ван Хаои из Института зоологии Китайской академии наук охарактеризовала разнообразие ДНК-транспозонов и расширила инструментарий геномной инженерии.

"Наша систематическая и сравнительная структура дополняет традиционные тематические исследования в прояснении фундаментальной биологии и усилении прикладной биологии", — заявил профессор Чжан, автор-корреспондент исследования.

Начиная с открытия транспозонов Барбарой Макклинток в 1940-х годах, учёных интересовали эти "прыгающие гены" и их роль в эволюции. ДНК-транспозоны, как один из основных типов транспозонов, привлекали значительное внимание. Однако из-за ограниченного масштаба предыдущих исследований факторы, связанные с активностью транспозиции и эволюционными паттернами, оставались неясными.

В этой работе исследователи предсказали 130 потенциально активных ДНК-транспозонов из 102 геномов животных. Экспериментальный скрининг и валидация позволили идентифицировать 40 новых транспозонов, активных в клетках человека. Это увеличило количество активных векторов на основе транспозонов у млекопитающих с 20 до 60 и значительно расширило их эволюционное разнообразие.

Используя крупнейший набор данных об активных ДНК-транспозонах, когда-либо полученный путём систематического экспериментального скрининга, учёные провели углублённый анализ. Они расшифровали факторы, лежащие в основе активности транспозиции, исследовали эволюционную динамику и выявили разнообразные функциональные свойства.

Одно из ключевых открытий — суперсемейство Tc1/mariner демонстрирует повышенную активность, что объясняет его повсеместный горизонтальный перенос.

Хотя ДНК-транспозоны ранее использовались как инструменты генной инженерии для инсерционного мутагенеза или в качестве трансгенных векторов, широкое применение нашли лишь немногие из них, например, Sleeping Beauty (SB).

Исследователи обнаружили новые транспозоны с различными функциональными свойствами. Среди них наиболее активный транспозон, Mariner2_AG (MAG), значительно превзошёл по эффективности широко используемые векторы в терапии CAR-T клеток, включая лентивирус и SB, что указывает на его потенциал для клинического применения.

Новые транспозоны с разнообразными функциональными характеристиками, описанные в исследовании, значительно расширяют инструментарий генетической инженерии на основе ДНК-транспозонов, открывая возможности для различных сценариев применения.

В целом, используя богатые генетические ресурсы животного мира, учёные провели самый масштабный на сегодня скрининг активности ДНК-транспозонов, получив крупнейший набор данных об активных ДНК-транспозонах.

Это исследование не только раскрывает разнообразные функциональные и эволюционные характеристики ДНК-транспозонов, но и расширяет инструментарий геномной инженерии.