高效腺嘌呤堿基編輯器的脫靶效應(yīng)

　　近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所作物病原生物功能基因組研究創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)利用基因組和轉(zhuǎn)錄組測(cè)序數(shù)據(jù)，系統(tǒng)分析了團(tuán)隊(duì)開發(fā)的高效腺嘌呤堿基編輯器在DNA和RNA水平上的脫靶效應(yīng)，為提高堿基編輯特異性提供了新策略。相關(guān)研究成果發(fā)表在《基因組生物學(xué)（Genome Biology）》上。

　　腺嘌呤堿基編輯器（ABE）是從CRISPR技術(shù)發(fā)展的在基因組指定位置上進(jìn)行（A>G或C>T）編輯的編輯器，被廣泛應(yīng)用于動(dòng)植物育種、基因治療和基礎(chǔ)科學(xué)研究中，而脫靶效應(yīng)是限制其應(yīng)用的關(guān)鍵因素。ABE含有CRISPR和腺苷脫氨酶（TadA）兩個(gè)重要組分四套重要元件。

 

　　團(tuán)隊(duì)人員對(duì)利用四套ABE基因編輯器創(chuàng)制的水稻植株進(jìn)行了全基因組和轉(zhuǎn)錄組測(cè)序并進(jìn)行了脫靶效應(yīng)評(píng)估。系統(tǒng)分析表明，ABE可引起非sgRNA依賴的隨機(jī)脫靶效應(yīng)。研究首次報(bào)道了腺苷脫氨酶TadA在RNA水平上引起序列依賴性的A>G脫靶效應(yīng)，且腺嘌呤堿基編輯器表達(dá)水平是影響其脫靶效應(yīng)的重要因素。當(dāng)ABE從T1代水稻植株分離后，ABE在RNA上的脫靶效應(yīng)隨之消失。同時(shí)，ABE在RNA的脫靶突變往往成簇存在，而DNA水平的脫靶突變則很少成簇出現(xiàn)。研究還發(fā)現(xiàn)ABE在整合到植物基因組之前和之后均可以引起靶位點(diǎn)堿基編輯。由同一再生愈傷分化的不同水稻植株含有相同T-DNA插入位點(diǎn)，而靶位點(diǎn)的堿基編輯卻可能不同，同時(shí)又含有一部分相同的脫靶位點(diǎn)。同時(shí)發(fā)現(xiàn)TadA、CRISPR、ABE的瞬時(shí)表達(dá)以及表達(dá)水平都會(huì)影響ABE的特異性，這一研究成果也為ABE的優(yōu)化指明了新方向。

 

　　該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中央公益性科研機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)研究基金項(xiàng)目資助。