Modular determinants of cleavage preference in GIY-YIG nucleases revealed by block-based DNA shuffling and directed evolution
Notice bibliographique
Résumé
GIY-YIG homing endonucleases are mobile genetic elements found in phage, bacterial, and organellar genomes. Their modular architecture and sequence-tolerant DNA cleavage properties likely represent evolutionary adaptations to tolerate genetic drift at target sites and enable target-site switching. To investigate modular determinants of GIY-YIG nuclease cleavage preference, we constructed 128 chimeric nucleases by shuffling structural blocks between the prototypical GIY-YIG homing endonuclease I-TevI (CNNNG motif preference) and its isoschizomer I-BmoI (NNNNG preference). Chimeras containing a swapped $\alpha$-helix1 and adjacent loop exhibited altered motif preferences, highlighting this region as a modular determinant, whereas swaps in other regions disrupted activity without altering cleavage preference. Directed evolution of nonconserved residues within this region identified a cluster (R30, K33, E36, C39) where substitutions enabled cleavage of targets poorly recognized by wild-type I-TevI, including variants with reprogrammed preference toward TNNNG and GNNNG motifs. Our findings define a modular and structural basis for DNA cleavage preference in the GIY-YIG nuclease domain and suggest that recombination of structural subunits could accelerate adaptation to new target sites over evolutionary time scales. These findings further support a strategy for engineering GIY-YIG nuclease domains with expanded cleavage motif selectivity.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».