近期,中國水稻研究所水稻染色體工程及基因組編輯創(chuàng)新團(tuán)隊通過對Cas9蛋白進(jìn)行定點修飾,將水稻基因組內(nèi)可編輯范圍拓展到現(xiàn)有的2倍以上。相關(guān)研究成果于3月17日在線發(fā)表在國際知名學(xué)術(shù)刊物《分子植物(Molecular Plant)》。
近年來,CRISPR/Cas9系統(tǒng)以其簡便、高效的技術(shù)特點,迅速成為植物中最為廣泛使用的基因組編輯手段,為種質(zhì)資源創(chuàng)制以及基因功能研究等工作提供了極大的便利。CRISPR/Cas9系統(tǒng)在基因組上的精準(zhǔn)切割需要特異識別一段鄰近核苷酸序列(PAM)。目前植物中最為廣泛使用的SpCas9蛋白能夠識別的PAM序列局限為經(jīng)典的NGG序列,這嚴(yán)重限制了CRISPR/Cas9系統(tǒng)的可編輯范圍。為突破這個限制,科學(xué)家們在動物及微生物中進(jìn)行了不懈的嘗試并獲得了一定的進(jìn)展,然而在植物中尚未有成功的案例報道。
該創(chuàng)新團(tuán)隊通過定點突變的方法對水稻中廣泛使用的SpCas9蛋白進(jìn)行了改造,獲得了兩種Cas9 變體。通過一系列的轉(zhuǎn)基因?qū)嶒炞C明,兩種Cas9變體在水稻中分別可以識別NGA以及NGCG兩種PAM序列。生物信息學(xué)分析表明Cas9變體的創(chuàng)制將使得CRISPR/Cas9系統(tǒng)在水稻中可編輯范圍拓展到現(xiàn)有的2倍以上。此外,兩種變體也可以同時對多基因進(jìn)行有效的編輯,表明其與野生型Cas9一樣具備巨大的應(yīng)用潛力。因此,該工作為在水稻中進(jìn)行更廣泛的基因組編輯提供了新的可選工具。
該研究得到國家自然科學(xué)基金、浙江省自然科學(xué)基金以及中國農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程經(jīng)費資助。碩士生胡熙璕、王春助理研究員和付亞萍副研究員為共同第一作者,王克劍研究員為通訊作者。(通訊員 陳鎏琰)
相關(guān)鏈接:http://www.cell.com/molecular-plant/fulltext/S1674-2052(16)00
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