Evolutionary and mechanistic diversity of Type I-F CRISPR-associated transposons.
Evolutionary and mechanistic diversity of Type I-F CRISPR-associated transposons.
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DOI：
10.1016/j.molcel.2021.12.021
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发表时间：
2022-02-03
期刊：
影响因子：
16
通讯作者：
Sternberg SH
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Klompe SE;Jaber N;Beh LY;Mohabir JT;Bernheim A;Sternberg SH
典型的CRISPR-Cas系统利用RNA引导的核酸酶来靶向切割外源核酸，而一些核酸酶缺陷的CRISPR-Cas复合物已被重新用于引导Tn 7样转座子的插入。在这里，我们建立了一个生物信息学和实验管道，以全面探索I-F型CRISPR相关转座子的多样性。我们报告了20个系统的DNA整合，并确定了一个高度活跃的子集，表现出完全正交的转座子DNA动员。我们通过探索靶向模块的水平获取，并通过表征编码可编程的RNA依赖性途径和固定的RNA非依赖性途径的系统，揭示了CRISPR相关转座子的模块化性质。最后，我们分析了转座子编码的货物基因，发现了抗噬菌体防御系统的惊人存在，表明在细菌之间传递先天免疫中的作用。总的来说，这项研究大大推进了我们对CRISPR相关转座子功能的生物学理解，并扩展了用于可编程大规模基因组工程的RNA引导转座酶套件。Klompe等人探索了CRISPR相关转座子的天然多样性和功能，这些转座子指导RNA引导的DNA整合。对18个新系统的进一步研究揭示了执行DNA靶向和DNA插入的分子机器的模块化性质。选择高效率，高保真度，和完全正交的系统报告。
Canonical CRISPR–Cas systems utilize RNA-guided nucleases for targeted cleavage of foreign nucleic acids, whereas some nuclease-deficient CRISPR–Cas complexes have been repurposed to direct the insertion of Tn7-like transposons. Here we established a bioinformatic and experimental pipeline to comprehensively explore the diversity of Type I-F CRISPR-associated transposons. We report DNA integration for 20 systems and identify a highly active subset that exhibit complete orthogonality in transposon DNA mobilization. We reveal the modular nature of CRISPR-associated transposons by exploring the horizontal acquisition of targeting modules and by characterizing a system that encodes both a programmable, RNA-dependent pathway, and a fixed, RNA-independent pathway. Finally, we analyzed transposon-encoded cargo genes and found the striking presence of anti-phage defense systems, suggesting a role in transmitting innate immunity between bacteria. Collectively, this study substantially advances our biological understanding of CRISPR-associated transposon function and expands the suite of RNA-guided transposases for programmable, large-scale genome engineering. Klompe et al. explore the natural diversity and function of CRISPR-associated transposons, which direct RNA-guided DNA integration. Further investigation of eighteen new systems reveals the modular nature of molecular machineries that perform DNA targeting and DNA insertion. A selection of high-efficiency, high-fidelity, and fully orthogonal systems is reported.
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影响因子：
16.6
作者：
Collias D;Beisel CL
通讯作者：
Beisel CL
影响因子：
16
作者：
Leenay RT;Maksimchuk KR;Slotkowski RA;Agrawal RN;Gomaa AA;Briner AE;Barrangou R;Beisel CL
通讯作者：
Beisel CL
DOI：
10.1126/science.aba0372
发表时间：
2020-08-28
期刊：
Science (New York, N.Y.)
影响因子：
--
作者：
Gao L;Altae-Tran H;Böhning F;Makarova KS;Segel M;Schmid-Burgk JL;Koob J;Wolf YI;Koonin EV;Zhang F
通讯作者：
Zhang F
影响因子：
14.9
作者：
Letunic I;Bork P
通讯作者：
Bork P
影响因子：
64.8
作者：
Halpin-Healy, Tyler S.;Klompe, Sanne E.;Fernandez, Israel S.
通讯作者：
Fernandez, Israel S.