近日，国际顶级期刊Cell（IF ：42.5）发表了一篇题为《Functional RNA splitting drove the evolutionary emergence of type V CRISPR-Cas systems from transposons》的重磅研究。该研究由中国科学院遗传与发育生物学研究所团队完成，首次系统揭示了一类名为“TranC”的转座子-CRISPR中间系统，并提出了“功能性RNA分裂”是驱动V型CRISPR系统从转座子中演化而来的关键机制。

CRISPR系统从何而来？

CRISPR-Cas系统是细菌和古菌的“适应性免疫系统”，其核心蛋白如Cas9和Cas12已被广泛用于基因编辑。长期以来，科学家认为这些系统起源于转座子（跳跃基因）的“驯化”。尤其是Cas12，被认为是从转座子编码的TnpB蛋白演化而来。然而，这一演化过程的具体机制一直是个未解之谜。

核心发现与创新

本研究的突破性在于，它精准地捕捉并证实了这一进化过程的中间状态，其核心发现可凝练为以下四点：

1.发现真正的进化中间体

“TranC”系统：研究团队通过创新的多策略计算生物学挖掘，从海量基因组数据中鉴定出146个TranC（Transposon-CRISPR intermediate）蛋白。它们兼具祖先TnpB和后代Cas12的特征，在进化树上位于两者之间，是名副其实的“过渡化石” 。

2.揭示“双模”引导的功能过渡性

功能实验证实，TranC系统展现出独特的“承前启后”能力——它既能被祖先TnpB使用的reRNA引导，也能被典型CRISPR系统的 CRISPR RNA（由tracrRNA和crRNA组成）引导，进行DNA切割，这一特性完美印证了其作为过渡态的身份。

3.冷冻电镜直视“RNA分裂”的瞬间

研究通过高分辨率冷冻电镜，首次解析了关键TranC蛋白与sgRNA、DNA的复合物结构。结构清晰地显示，其引导RNA已经呈现出由tracrRNA和crRNA组成的分离式架构，但在结构上又与祖先TnpB的单一reRNA高度相似，直观展示了RNA正在“分裂”的中间状态。

4.确立“RNA分裂”为关键进化驱动力

综合进化、结构与功能证据，本研究强有力地证明，功能性RNA分裂是驱动从转座子系统向CRISPR适应性免疫系统转变的关键一步。蛋白质本身的改变并非主因，而是RNA指导机制的模块化革新，催生了新的免疫功能

技术亮点：捕获“缺失的一环”

• 计算生物学挖掘：结合序列、结构与模体三种方法，精准识别TranC候选系统。
• 冷冻电镜结构解析：首次解析LaTranC-sgRNA-DNA复合物结构，揭示其与TnpB高度相似。
• 功能验证体系：在E. coli 和人类细胞中验证TranC系统的双重引导RNA兼容性。

此项Cell 研究首次完整描绘了从转座子到CRISPR系统的进化路径，将“RNA为中心”的进化机制提升到新高度。所发现的TranC系统本身结构紧凑、引导方式灵活，为开发新一代微型、可编程的基因编辑工具提供了宝贵的天然蓝图。

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[1] Jin S, Zhu Z, Li Y,et al. Functional RNA splitting drove the evolutionary emergence of type V CRISPR-Cas systems from transposons. Cell. 2025 Oct 30;188(22):6283-6300.e22.