大规模研究揭示DNA转座子的功能多样性并扩展基因组工程工具箱

在《细胞》杂志上发表的一项研究中，中国科学院动物研究所的张永娥和王浩义领导的一个研究团队对DNA转座子的多样性进行了表征，并扩展了基因组工程工具箱

该研究的通讯作者张教授说：“我们的系统和比较框架在阐明基础生物学和加强应用生物学方面补充了传统的案例研究。”

自20世纪40年代Barbara McClintock首次发现转座子以来，科学家们一直对这些“跳跃基因”及其在进化中的作用着迷。DNA转座子作为转座子的主要类型之一，受到了广泛的关注。然而，由于先前案例研究的规模有限，与转座活动和进化模式相关的因素仍不清楚

在这项研究中，研究人员预测了来自102个动物基因组的130个潜在活性DNA转座子。通过实验筛选和验证，他们在人类细胞中鉴定出40种具有活性的新型转座子，使哺乳动物中的活性转座子载体数量从20种增加到60种，并显著扩大了其进化多样性

利用有史以来通过系统实验筛选获得的最大的活性DNA转座子数据集，他们进行了进一步的深入分析，破译了转座子活性的潜在因素，探索了进化动力学，并确定了不同的功能特性

一个值得注意的发现是，Tc1/水手超家族表现出增强的活性，这是其普遍存在的水平转移的基础

此外，尽管DNA转座子在以前的应用中可以用作插入突变的基因工程工具或转基因载体，但只有少数转座子被广泛使用，如睡美人（SB）

研究人员探索了具有不同功能特性的新转座子。其中，最活跃的转座子Mariner2_AG（MAG）在很大程度上优于CAR-T细胞治疗中广泛使用的载体，包括慢病毒和SB，表明其临床应用潜力

当前研究中描述的具有不同功能特征的新鉴定的转座子显著扩展了基于DNA转座子的基因工程工具箱，支持各种应用场景

总体而言，通过利用动物王国丰富的遗传资源，研究人员进行了有史以来规模最大的DNA转座子活性筛选，产生了迄今为止最大的活性DNA转座基因数据集

这项研究不仅突出了DNA转座子的多样功能和进化特征，还扩展了基因组工程工具箱