轉座子是驅動基因組進化的重要遺傳元件，也是 開發 新型基因編輯工具的重要來源。近年來， IS110 家族轉座子被發現可利用非編碼 RNA 引導 DNA 轉座，其 通過橋接 RNA （ bRNA ） 能夠同時識別 供體 DNA 與靶 DNA ，從而實現 R NA 引導的可編程 D NA 整合。研究表明 I S110 系統可能代表一類不同于經典的 C RISPR-C as 核酸酶的新型基因編輯體系，其有望在無需引入 D NA 雙鏈斷裂損傷、 提升 非分裂細胞編輯、大片段插入等 方面展現獨特優勢。然而， IS110 轉座反應如何發生、供體位點如何 實現靶向插入、是否存在多種反應路徑等方面 仍存在諸多機制盲區和學術爭議，限制了對該系統的理解和工程化改造。

2026年6月1日， 中國科學院天津工業生物技術研究所薛超友團隊 聯合中國農業大學樓慧強團隊 、 中國醫學科學院血液病醫院饒書權團隊 在Molecular Cell發表了題為IS110 transposon utilizes two mechanistically distinct RNA-guided transposition pathways的研究論文。 以 Caloranaerobacter azorensis 來源的 Caz IS110-1 轉座元件為研究模型，利用體內遺傳學、體外生化重構、轉座中間體與關鍵殘基突變驗證系統解析了RNA引導的IS110轉座分子機制，首次證明IS110具有兩條不同RNA引導的轉座路徑，為理解IS110轉座過程建立了新的機制框架。

本研究 發現 IS110 轉座子 并不遵循此前推測的經典 “ cut -out-paste-in ” 機制，而是通過 兩條機制不同的 R NA 引導路徑實現轉座。其中， 第一條通路依賴全長 bRNA ， 通過上鏈切割、供體位點重接等 步驟 ，形成類似 “figure-of-eight” 的轉座中間體，并進一步完成 RNA 引導的 DNA 整合。該通路揭示了 IS110 在實現供體 D NA 產生過程中如何維持其基因組穩定性。第二條通路是 一條此前未被認識的非經典 RNA 引導“ direct-transfer ”通路。該通路不依賴傳統環狀 DNA 中間體的形成，而是由 TBL-only RNA 與全長 bRNA 在不同反應階段發揮作用，通過兩個連續的鏈轉移步驟，將轉座子 DNA 直接轉移至 RNA 指定的靶位點。該發現突破了以往對轉座過程必須依賴特定 DNA 中間體的認識，揭示了 RNA 引導轉座反應中前所未有的機制多樣性，也為解釋 IS110 系統在體內的穩定存續與擴散提供了新的分子基礎。進一步的機制研究表明， IS110 轉座酶中的 RuvC 樣催化中心與 Tnp 結構域中的保守絲氨酸殘基共同構成復合催化中心，參與 DNA 切割、蛋白 -DNA 共價中間體形成以及后續鏈轉移反應。通過關鍵催化殘基突變、體外反應重構和中間體檢測，研究明確了這些保守殘基在不同轉座步驟中的功能貢獻，為理解 IS110 系統的催化機制提供了直接證據。

綜上，該研究系統闡明了IS110轉座子兩條機制不同的RNA引導轉座通路，完善了RNA引導轉座的理論體系，為進一步改造IS110系統、開發安全高效的新一代可編程基因組編輯工具提供了重要機制基礎和理論指導。

圖 1 由 RNA 引導的兩種轉座途徑模型圖

中國農業大學碩士研究生孫軒龍、中國科學院大學博士 研究生 楊晨和中國科學院天津工業生物技術研究所的助理研究員蔡朝輝為論文的共同第一作者。 中國科學院天津工業生物技術研究所薛超友研究員、中國農業大學生物學院樓慧強教授和中國醫學科學院血液 病醫院 饒書權 研究員為論文共同通訊作者 。

原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1097276526003151

薛超友團隊長期圍繞 非模式工業菌株 基因編輯技術展開研究，相關成果發表于 Nature ( 2024) 、 Mol Cell ( 2019, 2021 和 2026) 、 Nat Commun (2022 和 2026) 、 Cell Reports (2024) 、 Cell Genomics (2024 ) 、 Nucleic Acids Research (2024) 等雜志。誠邀生物化學、分子生物學、遺傳學等背景的優秀人才加入；崗位包括博士研究生、博士后及科研助理。

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