张锋发现一类极具应用潜力的新型基因编辑系统：转座子编码的RNA引导的DNA内切酶

原核 RNA 引导的防御系统 CRISPR-Cas9（II 型 CRISPR-Cas）已被用于真核细胞的基因组编辑，被认为是从 IscB 蛋白进化而来的。IscB 蛋白是在不同的 IS200/IS605 转座子家族中编码的推定核酸酶，但 IscB 的功能及其与任何 RNA 的相互作用仍未得到表征。

2021年9月9日，博德研究所张锋团队在Science 在线发表题为“The widespread IS200/605 transposon family encodes diverse programmable RNA-guided endonucleases”的研究论文，该研究使用进化分析、RNA-seq 和生化实验，从 IS200/IS605 转座子重建了 CRISPR-Cas9 系统的进化。

该研究表明 IscB 利用单个非编码 RNA 进行双链 DNA 的 RNA 引导切割，并可用于人类细胞中的基因组编辑。该研究还证明了 TnpB 的 RNA 引导的核酸酶活性，TnpB 是另一种 IS200/605 转座子编码的蛋白质，也是 Cas12 核酸内切酶的可能祖先。 这项工作揭示了一类广泛的转座子编码的 RNA 引导的核酸酶，该研究将其命名为 OMEGA（Obligate Mobile Element Guided Activity），具有作为生物技术发展的巨大潜力。

另外，2021年8月30日，博德研究所张锋团队在Nature Biotechnology 在线发表题为“Compact RNA editors with small Cas13 proteins”的研究论文，该研究已经鉴定并表征了一个超小型的 Cas13b 蛋白家族——Cas13bt——可以介导哺乳动物转录本敲低。 该研究通过用腺苷和胞嘧啶脱氨酶结构域功能化 Cas13bt 设计了 REPAIR 和 RESCUE RNA 编辑器的紧凑变体，并展示了编辑器在单个腺相关病毒中的包装，这从而进一步推进可编程 RNA 编辑技术的发展。

2021年8月20日，博德研究所张锋团队在Science 在线发表题为“Mammalian retrovirus-like protein PEG10 packages its own mRNA and can be pseudotyped for mRNA delivery”的研究论文，该研究发现其中一种逆转录病毒样蛋白 PEG10 直接与细胞外病毒样衣壳结合并分泌其自身的 mRNA。然后将这些病毒样颗粒用融合剂进行假型化，以将功能性 mRNA 货物传递给哺乳动物细胞。这可能为基于 RNA 的基因治疗提供内源性载体。

2021年3月25日，博德研究所张锋团队在Cell 在线发表题为“Dual modes of CRISPR-associated transposon homing”的研究论文，该研究发现了CAST V-K和I-B两种系统不同的转座模式：（1）crRNA引导的转座和（2）CRISPR阵列独立的归巢。该研究显示了不同的CAST系统利用不同的分子机制来靶向其归巢位点。V-K型CAST系统使用短的，离域的crRNA进行RNA引导的归巢，而I-B CAST型系统包含两个不同的靶选择蛋白，使用TniQ进行RNA引导的DNA转座，并使用TnsD进行归巢到附着位点。这些发现阐明了CAST系统生命周期中的关键步骤，并突出了介导转座子归巢的分子机制的多样性原核 RNA 引导的防御系统 CRISPR-Cas9（II 型 CRISPR-Cas）已被用于真核细胞的基因组编辑，被认为是从 IscB 蛋白进化而来的。尽管它在原核生物中广泛分布并与 Cas9 共享域组成和架构，但 IscB 的功能仍然未知。此外，鉴于尚未报道 IscB 与非编码 RNA (ncRNA) 或 CRISPR 阵列相关，因此 Cas9 系统中 RNA 引导活动的进化起源尚不清楚。

文章模式图（图源自Science  ）

IscB 由 IS200/605 超家族转座子的一个不同子集编码，其中还包括编码 tnpB 的转座子，tnpB 是一种推定的内切核酸酶，与 iscB 远缘，被认为是 V 型 CRISPR 效应器 Cas12 的祖先。通过系统发育分析、RNA-seq 和生化实验，该研究试图阐明这些蛋白质的功能以及 2 类 CRISPR 系统中 RNA 引导活动的起源。

该研究表明 IscB 利用单个非编码 RNA 进行双链 DNA 的 RNA 引导切割，并可用于人类细胞中的基因组编辑。 该研究还证明了 TnpB 的 RNA 引导的核酸酶活性，TnpB 是另一种 IS200/605 转座子编码的蛋白质，也是 Cas12 核酸内切酶的可能祖先。 这项工作揭示了一类广泛的转座子编码的 RNA 引导的核酸酶，该研究将其命名为 OMEGA（Obligate Mobile Element Guided Activity），具有作为生物技术发展的巨大潜力。