功能性RNA分裂驱动V型CRISPR-Cas系统从转座子中的进化涌现

来自多机构的研究团队揭示了转座子与CRISPR免疫系统间的进化桥梁。他们发现TranC系统作为关键中间体，通过功能性RNA分裂（tracrRNA与crRNA的形成）驱动了从TnpB核酸酶到Cas12效应器的进化，为理解V型CRISPR系统的起源提供了分子机制支撑。

转座子编码的TnpB核酸酶通过多次独立驯化事件演化出V型CRISPR-Cas12效应器。这些系统使用不同RNA分子作为DNA靶向引导：转座子来源的右端RNA（reRNAs或omega RNAs）指导TnpB，而CRISPR RNA（crRNA）指导V型CRISPR-Cas系统。研究人员鉴定出来自IS605和IS607-TnpB谱系的转座子-CRISPR中间体（TranCs），发现其能同时利用CRISPR RNA和reRNA引导DNA切割。劳森杆菌（Lawsonibacter sp.）来源的LaTranC的冷冻电镜（cryo-EM）结构显示，其引导RNA并非单分子reRNA，而是功能分裂为tracrRNA和crRNA的双分子结构。通过对ISDra2 TnpB进行工程化RNA分裂实验，成功激活了其CRISPR阵列引导活性。这些发现表明，功能性RNA分裂是从转座子演化出多样化V型CRISPR-Cas系统的关键分子事件。