驯化转座酶衍生蛋白的进化保守性C端结构域调控其DNA整合能力

THAP9是一种源自转座元件的基因，其编码的蛋白质与果蝇活性P元件转座酶（DmTNP）具有同源性。THAP9和DmTNP均含有一个功能尚未得到表征的C末端结构域（CTD）。序列与结构分析表明，THAP9-CTD具有一种新颖的折叠结构，目前仅在THAP9同源蛋白中发现。为探究这一新型结构域的进化历史及其特征，研究者进行了全面的系统发育分析，包括多序列比对（MSA）、结构预测以及基于MSTA的聚类分析。与局限于节肢动物的DmTNP-CTD同源结构域相比，THAP9-CTD同源结构域在动物界中的分布更为广泛。此外，THAP9-CTD同源结构域具有更高的保守性，尤其是在哺乳动物和鸟类中；其平均长度还以类别特异性的方式增加。与DmTNP-CTD同源结构域的比较表明，尽管两者各自的CTD可能是独立进化形成的，但令人意外的是，它们均具有相似的二级结构元件，即由疏水性残基构成的三个保守螺旋区域；这些区域预计共同构成一个保守核心。研究者进一步通过构建缺失CTD的截短突变体，对相应CTD的功能进行了探究。有趣的是，THAP9和DmTNP的截短突变体仍然能够进行DNA切除与整合，这表明它们各自的CTD对于DNA转座并非必需。此外，CTD截短会促进THAP9介导的DNA整合；这提示，CTD在进化过程中的获得可能促成了THAP9的基因驯化，这与Rag1和piggyBac等其他源自转座元件的基因中观察到的现象相似，后两者同样具有末端调控结构域。

THAP9是一种源自转座元件的基因，其编码的蛋白质与果蝇有活性的P元件转座酶（DmTNP）具有同源性。THAP9和DmTNP均具有一个功能尚未明确的C端结构域（CTD）。序列与结构分析表明，THAP9-CTD具有一种新颖的折叠形式，这种折叠仅存在于THAP9同源蛋白中。为探究这一新颖结构域的进化历史及其特征，研究者开展了系统的系统发育分析，包括多序列比对（MSA）、结构预测以及基于MSTA的聚类分析。与仅局限于节肢动物中的DmTNP-CTD同源结构域相比，THAP9-CTD同源结构域在动物界中的分布更为广泛。此外，THAP9-CTD同源结构域具有更高的保守性，尤其是在哺乳动物和鸟类中；其平均长度也呈现出类别特异性的增加。与DmTNP-CTD同源结构域的比较表明，尽管二者各自的CTD可能是独立进化形成的，但令人意外的是，它们均具有相似的二级结构元件，由三个保守的、富含疏水性残基的螺旋区域组成；预测这些区域共同构成一个保守核心。

研究者进一步通过构建缺失CTD的截短突变体，探究了各自CTD的作用。有趣的是，THAP9和DmTNP的截短突变体仍然能够进行DNA切除和整合，这表明二者各自的CTD对于DNA转座并非必需。此外，CTD截短会促进THAP9介导的DNA整合；这提示，在进化过程中获得CTD可能促成了THAP9的驯化，这与其他源自转座元件的基因（如Rag1和piggybac）中的情况相似，后者同样具有末端调控结构域。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.31.747927v1?rss=1

🏷️ 转座酶衍生蛋白 DNA整合 C端结构域 系统发育分析 基因驯化 蛋白质结构与功能