在基因编辑领域,如何实现高效、精准且安全的大段DNA插入一直是行业难题。近日发表于Trends in Genetics的综述《Unlocking the potential of CRISPR-associated transposons: from structural to functional insights》,全面梳理了CRISPR相关转座子(CASTs)技术的结构基础、分子机制及其在基因组编辑中的应用进展,为行业带来了诸多启示。
一、CASTs是什么?
CASTs是一类天然存在于细菌中的“RNA指导型转座系统”。与常规的CRISPR-Cas9等核酸酶工具相比,CASTs无需引入DNA双链断裂(DSB),通过转座酶系统将大段外源DNA精准插入基因组。这意味着脱靶效应更低,对细胞生理环境依赖更小,尤其适合于插入大于1-3kb的多组分DNA序列。 二、两大类系统,机制有何不同?
CASTs分为Class 1(如I-F、I-B、I-D型)和Class 2(如V-K型)。
Class 1采用多蛋白Cascade复合体和TnsA/B/C,走“剪切-粘贴”(cut-and-paste)路线,实现完整转座子切除和精确插入(图1B、C)。
Class 2以Cas12k为核心,缺少TnsA,采用“复制-粘贴”(copy-and-paste)机制,插入常伴随供体DNA复制,易产生“cointegrate”产物(图1B、C)。