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生活学院陈佳教授和黄兴旭教授及其合作者成功开发了新的基础编辑文章来源:生命科学技术学院/科技发展部发布日期:2018-03-20浏览次数:3270

基于RISPR/Cpf1(Cas12a)的一系列新基础编辑器(dCpf1-BE)由陈嘉教授,黄兴旭教授和中国科学院马克斯普朗克计算生物学研究所研究员杨力开发  。科学。 3月20日,北京时间,相关结果如下:“基地” 使用Cpf1 - 胞苷脱氨酶融合进行编辑在线发表在着名学术期刊《自然-生物技术》(Nature Biotechnology)上。

尽管传统的CRISPR/Cas9基因编辑技术具有高基因敲除效率,但碱基替换(例如纠正导致遗传性疾病的点突变)的效率通常非常低 ,这限制了CRISPR/Cas9基因编辑的应用。最近 ,开发了一种新的基础编辑系统(BE),其整合了CRISPR/Cas9和APOBEC(胞嘧啶脱氨酶)  ,以在单碱基水平(例如胞嘧啶至胸腺嘧啶)实现有效的基因组靶向编辑。这种新的基础编辑系统理论上可以纠正导致人类疾病的数百种基因组的点突变 ,因此具有很大的临床应用潜力 。基础编辑被2017年科学界评为10项年度科学突破之一  ,这也凸显了该领域的重要性  。

目前报道的碱基编辑系统利用Cas9蛋白(主要是链球菌) Pyogenes Cas9 ,SpCas9和Staphylococcus Aureus Cas9 ,SaCas9)对基因组进行靶向结合 ,并且该靶向结合依赖于靶标侧翼的PAM(Protospacer Adjacent Motif)序列。然而  ,因为SpCas9和SaCas9蛋白识别的PAM序列含有鸟嘌呤/胞嘧啶(富含G/C),所以使用报道的碱基编辑系统(富含A/T)不能富集腺嘌呤/胸苷 。该区域执行有效的基本编辑操作。

在这项最新研究中,研究人员构建了一系列基于CRISPR/Cpf1蛋白(dCpf1-BE)的新型基础编辑器。由于Cpf1蛋白识别富含腺嘌呤/胸腺嘧啶的PAM序列 ,因此这种新的基于Cpf1的碱基编辑器能够在富含腺嘌呤/胸苷的区域进行碱基编辑 。在扩展编辑区域的同时 ,基于Cpf1的新基础编辑器也会产生较低的编辑副产品,因此它具有更高的编辑精度 。这个新的基于Cpf1的基础编辑器和现有的基于Cas9的基础编辑器可以实现基础编辑的有效互补,为基础编辑系统提供了一种新方法,可以完全应用于基础研究和未来的临床领域。并扩展了新的想法。

陈佳教授长期从事DNA损伤修复机制和基因编辑相关研究 ,阐明了APOBEC胞嘧啶脱氨酶在CRISPR/Cas9介导的基因编辑中产生突变的分子机制(Lei et al。2018,Nature Structural& 分子生物学),并已成功开发出增强型Cas9碱基编辑器(Wang et al 。2017,Cell Research) 。

本文以陈佳的研究团队、2014级硕士研究生李伟、杨丽的研究团队、2015级硕士研究生王伟和黄星旭的研究团队、2014级硕士研究生刘亚静为合作第一作者 。陈佳、杨丽、黄兴旭是合作交流的作者 ,尚科达是第一个完成的单位 。本研究得到了国家自然科学基金、科技部、上海市科学技术委员会和科技大学科研基金的资助。

文章链接:

https://网址:www.nature.com/articles/nbt.4102

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CAS9基本编辑器与CPF1基本编辑器的功能比较