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【中国科学报】科学家开发出高精准胞嘧啶碱基编辑工具

2020-07-30 中国科学报 韩扬眉
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  4066金沙总站遗传与发育生物学研究所高彩霞团队通过对人类胞嘧啶脱氨酶(APOBEC3B)蛋白的理性设计,并结合新型胞嘧啶碱基编辑筛选方法,开发出了新型高精度、高编辑活性的胞嘧啶碱基编辑工具。7月27日,相关研究成果在线发表于《分子细胞》。

  高彩霞课题组前期已在植物中建立了胞嘧啶碱基编辑器(CBE)和腺嘌呤碱基编辑器(ABE)技术体系,但发现CBE存在脱靶效应。为解决这一问题,团队着手开展进一步研究。

  研究人员首先在水稻原生质体中建立并优化了基于R-loop的高通量碱基编辑器特异性评估方法。他们对已报道的5个CBE分别通过R-loop方法和全基因组测序(WGS)进行特异性检测,发现R-loop方法与WGS的结果一致,证明了R-loop方法的可靠性。在此基础上,研究人员通过一系列理性设计,对基于人源APOBEC脱氨酶的CBE的特异性进行筛选。研究人员根据APOBEC3Bctd的蛋白结构,预测关键的结构域及重要的氨基酸残基,对其脱氨催化活性及ssDNA结合能力进行工程化改造,获得16个单氨基酸替换的CBE变体,并通过筛选获得了靶向效率维持较高且能较显著降低脱靶效应的7种单个氨基酸突变。

  研究人员将这些单氨基酸突变进行组合,创制了9个多氨基酸替换变体,最终筛选得到了两种靶向编辑效率较高且特异性显著增加的CBE变体:A3Bctd-VHM-BE3 和A3Bctd-KKR-BE3。对编辑产物的分析显示,这两种变体在编辑窗口内主要产生单个C或者两个C的替换,显著提升了编辑的精确性。150个水稻编辑植株的全基因组测序数据证明,A3Bctd-VHM-BE3 和A3Bctd-KKR-BE3具有高特异性。

  相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.molcel.2020.07.005

  (原载于《中国科学报》 2020-07-30 第1版 要闻)
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