经典上最小的RNA引导插入序列扩展为传播抗菌药物耐药性的大型元件

IS110已成为一种强大的基因组编辑工具，因为它是目前已知能够实现多样化可编程插入的最小RNA引导系统。天然存在的IS110元件通常被建模为紧凑的约1.5 kb系统，由单个转座酶和一个桥接RNA（bRNA）组成。我们结合高通量连接位点绘图与大规模比较基因组学，重新界定了IS110元件在体内的结构边界、扩增和动员过程。我们发现了一种此前未被认识的大小连续谱，可延伸至约100 kb，其形成由渐进式局部扩张驱动，且扩增位点广泛分布于细菌基因组中。实验确认，天然IS110在明显低于和高于既往表征元件大小范围的情况下均具有活性。大型系统优先积累适应性载荷，包括抗微生物耐药决定子和重金属解毒系统，并且显著富集来自质粒的DNA。扩增位点的边界构型以及其产生的部分切除中间体范围均表明，IS110具有灵活的序列识别能力，最常见的是通过bRNA与互补DNA序列之间的半匹配实现。这种序列容忍性使位点能够携带多样化载荷并发生扩张。综上，这些发现将IS110重新定义为一种动态平台，而非一个紧凑的插入序列，它能够传播适应性载荷。

IS110 已成为一种强大的基因组编辑工具，因为它是目前已知最小的、能够实现多种可编程插入的 RNA 引导系统。天然存在的元件通常被建模为由单一转座酶和桥接 RNA（bRNA）构成的紧凑型、约 1.5 kb 的系统。借助高通量连接位点映射以及大规模比较基因组学，我们重新定义了 IS110 元件在体内的结构边界、生长过程及其动员特征。我们发现了一条此前未被认识到的大小连续谱，其范围可延伸至约 100 kb，并由逐步的局部扩增所驱动；扩增位点在细菌基因组中广泛存在。实验进一步证实，自然来源的 IS110 元件在此前已表征元件尺寸范围的明显下限与上限之外均具有活性。大型系统优先积累适应性载荷，包括抗菌药物耐药决定因子和重金属解毒系统，并且显著富集来自质粒的 DNA。扩增位点的边界构型及其所产生的部分切除中间体范围表明，IS110 具有灵活的序列识别能力，最常见的是通过 bRNA 与互补 DNA 序列之间的半匹配实现。这种序列容忍性使位点能够携带多样化载荷并持续扩增。综合而言，这些发现将 IS110 从一种紧凑型插入序列重新定义为一个能够传播适应性载荷的动态平台。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.14.744561v1?rss=1

🏷️ IS110转座元件 RNA引导插入 抗菌药物耐药性传播 比较基因组学 细菌基因组 可动遗传元件