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插入序列（IS）元件是原核生物基因組中最簡單的自主轉座元件。研究團隊最近發(fā)現(xiàn)，IS110家族元件編碼了一種重組酶和一種非編碼橋RNA（bRNA），后者通過兩個可編程環(huán)對靶DNA和供體DNA賦予模塊化特異性。

研究發(fā)現(xiàn)

1. IS110重組復合體結構：通過冷凍電子顯微鏡，研究團隊揭示了IS110重組酶與其bRNA、靶DNA和供體DNA的三種不同階段的結構。IS110聯(lián)合復合體包含兩個重組酶二聚體，其中一個二聚體包含bRNA的靶結合環(huán)并與靶DNA結合，而另一個二聚體協(xié)調(diào)bRNA的供體結合環(huán)和供體DNA。

2. 復合活性位點：研究揭示了一個跨越兩個二聚體的復合RuvC-Tnp活性位點，定位了在靶DNA和供體DNA重組位點附近的催化絲氨酸殘基。

3. 重組反應階段：通過對三種結構的比較，研究團隊發(fā)現(xiàn)：

   - 靶DNA和供體DNA的上鏈在復合活性位點被切割，形成共價的5'-磷酸絲氨酸中間體。

   - 切割的DNA鏈被交換并重新連接，形成一個Holliday結中間體。

   - 隨后，通過切割下鏈，Holliday結中間體被解析。

圖源：Nature（2024），DOI: 10.1038/s41586-024-07570-2

這項研究揭示了一個雙特異性RNA如何為IS110重組酶賦予靶和供體DNA特異性，實現(xiàn)可編程的DNA重組。這一發(fā)現(xiàn)不僅擴展了我們對插入序列元件重組機制的理解，還為基因編輯技術提供了新的思路和工具。

通過揭示橋RNA指導重組的詳細機制，這項研究為開發(fā)新的基因編輯方法提供了理論基礎。理解這些機制可能有助于設計更精準和高效的基因編輯工具，推動基因治療和其他生物技術領域的進步。

未來的研究將繼續(xù)探索橋RNA在不同系統(tǒng)中的應用潛力，進一步優(yōu)化重組酶的設計，以實現(xiàn)更高效和特異的基因編輯。這將為生物技術和醫(yī)學領域帶來新的突破和應用機會。

總體來說，這項研究為理解橋RNA在基因重組中的作用提供了重要的新見解，并為未來基因編輯技術的發(fā)展提供了寶貴的參考。

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