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LINE-1 逆转录转座子的综合结构生物学
背景：LINE-1 (L1) 逆转录转座子通过其两个转录本（多功能酶 ORF2p 和分子伴侣 ORF1p）实现的“复制粘贴”机制写入了近一半的人类基因组。ORF2p 的核心包含一个逆转录酶 (RT)，其 N 端包含一个结构独立的核酸内切酶 (ENDO) 结构域。ORF1p 是小 RNA 结合结构域的卷曲螺旋三聚体组装体，进一步组装形成细胞中的多聚核糖核蛋白 (RNP) 颗粒。LINE-1 已成为与癌症、自身免疫、神经退行性疾病和衰老有关的潜在治疗靶点。我们最近解决了人类 LINE-1 RT 的第一个晶体结构，表征了催化循环中的不同状态以及与抑制剂结合的催化停滞状态。结合对 Line-1 ENDO 和 ORF1p 结构的访问，这使我们能够采取综合发现方法，合理设计调节 LINE-1 功能各个方面的小分子，以满足不同治疗适应症的细微要求。
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长期散布的元素-1（LINE-1，L1）是可转座元素，占人类基因组的17％。这些元素可以复制并插入新的基因组位置。通常，它们在健康组织中保持沉默，但在各种人类疾病中表达。线1表达与衰老，神经退行性疾病，癌症和自身免疫性疾病有关。尽管线1表达与疾病有相关性，但几乎没有什么了解如何调节线路1的表达。为了探讨这一点，我们开发了一个细胞报告系统，以同时监测LINE-1-1编码ORF1P和ORF2P的蛋白质水平。使用此报告基因系统，使用基于基因组CRISPR/CAS9的筛选，我们确定了在RNA和蛋白质水平上控制LINE-1表达的基因。除了诸如Hush Complex之类的已知调节剂外，我们的筛查还发现了ORF1P和ORF2P的先前未知的调节剂，其中许多似乎参与了与人类疾病有关的关键分子途径。这些发现可能会增强我们对调节线路1的分子机制的理解，并提供对与线路1失调相关的疾病的潜在治疗靶标的见解。
使用 cas 定向 LINE-1 逆转录酶进行大型遗传有效载荷的定向插入
一个困难的基因组编辑目标是大型遗传构建体的位点特异性插入。我们在此描述了 GENEWRITE 系统，其中 Cas 内切酶的位点特异性靶向活性与人类逆转录转座子 LINE-1 的 ORF2p 蛋白的逆转录酶活性相结合。这是通过提供两种 RNA 来实现的：一种靶向 Cas 内切酶活性的向导 RNA 和一种编码所需插入的适当设计的有效载荷 RNA。我们使用大肠杆菌作为开发和部署的简单平台，表明通过适当的有效载荷设计和辅助蛋白的共表达，GENEWRITE 可以使用所述方法将大型遗传有效载荷插入精确位置，尽管存在脱靶效应。基于这些结果，我们描述了在更复杂的系统中实施 GENEWRITE 的潜在策略。
2020; 11(3): 733-740. doi: 10.7150/jca.37776 研究论文核仁素拮抗剂 N6L 抑制非小细胞肺癌中的 LINE1 逆转录转座子活性
肺癌是美国最常见的癌症死亡原因。非小细胞肺癌 (NSCLC) 是最常见的肺癌类型，其基因组受到长散在核因子 (LINE1) 插入的强烈影响。活性 LINE1 是重复的 DNA 序列，它们可以利用逆转录转座机制在基因组中自我扩增，其中 LINE1 通过逆转录复制并插入目标位点。ORF1p 和 ORF2p 是 LINE1 编码蛋白，对 LINE1 逆转座必不可少。LINE1 在体细胞组织中表观遗传沉默，其重新激活与癌症发病机制有关。在这里，我们提出证据表明核仁素 (NCL) 调节 NSCLC 细胞中 LINE1-ORF1p (L1-ORF1p) 的表达。NCL 的基因敲除显着抑制了各种 NSCLC 细胞系中 L1-ORF1p 的表达。使用研究性 NCL 拮抗剂 N6L 治疗可消除所有组成性表达 L1-ORF1p 的细胞系中的 L1-ORF1p 表达。N6L 在表达最高 L1-ORF1p 蛋白水平的 NSCLC 肿瘤细胞系中表现出更强的抗增殖活性。此外，N6L 治疗携带 NSCLC 肿瘤异种移植的裸鼠可阻断 L1-ORF1p 表达并有效抑制肿瘤生长。这些数据表明 L1-ORF1p 表达受 NCL 调控，并将 NCL 确定为 LINE1 药理学抑制的新型有希望靶点。