新型胞嘧啶碱基编辑器拓展C/G

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8月9日,《自然-通讯》杂志发表了题为《多种胞苷脱氨酶为基础扩展的C-T单碱基编辑工具》的研究论文。该研究由中国科学院脑科学与智能技术优秀创新中心/神经科学研究所,上海脑科学与脑研究中心,国家神经科学重点实验室,复旦大学中山医院小林实验室完成。该研究基于新的胞苷脱氨酶构建了多种新的CBE工具。与传统的CBE相比,新CBE的单基编辑窗口更加多样化,脱靶风险也大大降低,为C/GT/A单基编辑的广泛应用提供了强大的工具。技术。

CRISPR/Cas9技术的诞生使得有效的基因编辑成为可能,但同源重组介导的精确基因编辑的有限效率限制了该技术的广泛应用。自2016年以来,研究人员发现,通过将基础脱氨酶(如胞苷脱氨酶APOBEC1和腺苷脱氨酶TadA变体)与CRISPR/Cas系统整合而开发的单一碱基编辑系统可以被切断。在DNA双链的情况下,精确引入C/GT/A和A/TG/C点突变以实现有效和准确的基因编辑。从理论上讲,单碱基编辑系统可用于治疗数百种遗传性疾病,因此具有很大的临床应用潜力。

在现有的胞嘧啶碱基编辑CBE系统中,核心胞苷脱氨酶主要来自经典的AID/APOBEC蛋白家族,因此其编辑窗口和特异性具有明显的相似性。尽管研究人员试图通过不同的策略扩展编辑窗口,例如不同的CRISPR系统,各种Cas9变种和SunTag系统,但现有CBE系统的编辑窗口仍然有限,这极大地限制了系统的范围。

为了增加CBE系统编辑窗口的多样性,扩大其单基编辑的范围,邱子龙团队系统地筛选了新发现的七点源痰脱氨酶。新CBE系统的编辑窗口更加多样化,编辑范围显着增加(图)。该团队还发现胞苷脱氨酶与nCas9融合策略不同,其编辑窗口也会发生变化:通常,nCas9羧基末端融合的胞嘧啶脱氨酶比nCas9氨基末端融合更窄。更精确的编辑窗口。此外,该团队还系统地比较了不同CBE系统的特异性,发现了新构建的N-1-BE,N-7-BE,C-8-BE和N-12-BE系统的脱靶。风险显着降低,并表现出更高的特异性。改进的编辑窗口和新CBE系统的特殊性为单基编辑技术的应用提供了更多选择。新的胞苷脱氨酶也为未来单基编辑工具的开发和改进提供了基础。

邱子龙集团助理研究员程天林是该研究论文的第一作者和共同作者。实验室博士后研究员王晓林和邱子龙组助理研究员袁波在研究中发挥了重要作用。该课程在邱子龙的指导下完成,并得到脑智能卓越中心的流媒体分拣平台的大力协助。这项工作由国家自然科学基金,上海市科学技术委员会项目和上海市慈善基金会荣荣公益基金资助。

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图例:CBE系统的分类,CBE系统的活动窗口被定义为sgRNA的编辑效率> C站点的40%。 (a)预先形成的CBE(FSCBE),其活性窗口主要位于sgRNA靶位点的前端(PAM位点被认为是末端)。 (b)后型CBE(BSCBE),活性窗主要位于sgRNA靶位点的后端。 (c)具有跨越sgRNA靶位点的前端和后端的活性窗口的广谱CBE(BRCBE)。

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