酶是各种生化过程中必不可少的催化剂，在II族(GII)内含子的背景下得到了特别好的研究。这些核酶在剪接和反转录转位方面表现出非凡的能力，通常由内含子编码蛋白(IEPs)通过酯交换反应促进。然而，在缺乏IEPs的情况下，GII内含子可以通过水解自主切割其前体RNA靶标，从而形成成熟和线性化的核酶。虽然这些核酶在RNA或DNA修饰的RNA底物上也具有水解内切酶活性，但在报道的内含子核酶中很少观察到纯DNA的大量水解裂解。这一观察结果表明，可能存在由“繁殖”的反转录转座子编码的未表征的内含子核酶，特别是那些缺乏IEP成分(称为开放阅读无框架内含子)的内含子。这些假设的核酶，被称为水解核内溶核酶(HYERs)，可能是通过水解切割纯DNA目标的关键。基于 RNA 的HYERs的发现可以为TALEN和CRISPR-Cas等蛋白酶提供替代方案，从而彻底改变基因编辑。利用HYERs对DNA切割的催化能力可以扩展当前分子生物学技术的工具箱，为精确的基因操作和治疗干预提供新的途径。

其研究成果在Science杂志上发表，题目为“Hydrolytic endonucleolytic ribozyme (HYER) is programmable for sequence-specific DNA cleavage”

图源：Science：Hydrolytic endonucleolytic ribozyme (HYER) is programmable for sequence-specific DNA cleavage

该研究的重点是发现具有水解和序列特异性 DNA 内切酶活性的天然核酶，可能作为DNA操作的多功能工具。具体来说，该研究探索了细菌II-C组内含子，确定了一个称为水解核内溶核糖酶(HYERs)的亚群。这些核酶在体外表现出切割各种核酸底物的能力，包括RNA、单链DNA、气泡双链DNA (dsDNA)和质粒。其中一个值得注意的发现是，具有代表性的核酶HYER1能够在哺乳动物基因组中产生双链dna断裂。低温电子显微镜分析揭示了HYER1的结构特征，表明其为同二聚体，每个单体含有一个Mg2+依赖的水解口袋和一个与目标识别位点(TRS)互补的DNA捕获位点。

此外，该研究还探索了合理的设计策略，以增强HYERs对DNA操作的功能。这些策略包括延长TRS，插入招募序列和促进异源二聚化。由这些设计产生的工程HYER变体在DNA操作任务中表现出更高的特异性和灵活性。

这项研究扩展了我们对具有DNA内切酶活性的天然核酶的理解，并为它们作为精确DNA操作的分子工具的潜在应用提供了见解，并为开发基因工程和基因组编辑方面的创新生物技术方法提供了新的途径。

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