近日，Plant Biotechnology Journal線上發表了題為“Genome editing with type II-C CRISPR-Cas9 systems from Neisseria meningitidis in rice”的研究論文。該研究基於兩個NmCas9蛋白，Nm1Cas9和Nm2Cas9，構建和優化了植物靶向突變工具及多種單鹼基編輯工具，實現了type II-C型Cas9系統在植物中基因編輯。
雖然自然界CRISPR-Cas9系統有很大一部分是type II-C型，但是植物基因工程多利用II-A和II-B亞家族的編輯系統。近年來，II-C亞型中的NmCas9由於具有蛋白小、活力高、PAM序列差異大和脫靶率低等特點在被廣泛應用於基因組編輯理論研究和動物細胞基因工程操作。
此項研究首先構建了植物表達NmCas9s靶向系統，並透過sgRNA骨架選擇、gRNA長度篩選、Cas9關鍵位置定點突變等手段開展了系列最佳化，在水稻中實現了以N4GATT和N4CC為PAM的靶向突變(圖1)。進一步，研究人員將NmCas蛋白分別與小鼠胞嘧啶脫氨酶rAPOBEC1、人胞嘧啶脫氨酶APOBEC3a、七鰓鰻源的胞嘧啶脫氨酶PmCDA及定向進化後的大腸桿菌腺嘌呤脫氨酶（TadA*7.10和TadA8e）融合，並在部分載體中引入人源Rad51蛋白非序列特異性的ssDNA結合結構域以提高效率，開發了相應的-eBE3，-HyBE3,-eA3A，-eCDA和-ABE及-ABE8e等系列植物單鹼基編輯工具。儘管所開發的工具單鹼基編輯效率較低，且表現出較強的位點依賴性，但部分載體，例如ABE8e融合的腺嘌呤鹼基編輯工具，仍能有效可控介導鹼基替換。這表明儘管DNA解鏈活性可能較低，II-C亞型Cas9仍然具有開發複雜基因編輯工具的潛力。該研究為豐富植物基因編輯系統型別提供瞭解決思路。
相關工作由安徽農大/安徽農科院魏鵬程組和河南大學陸平利組牽頭，湖南省農科院餘應弘組和安徽師範大學孫楊組共同參與完成。專案得到了國家自然科學基金聯合創新基金等的資助。
圖1. NmCas9蛋白靶向水稻基因
原文連結：
https://doi.org/10.1111/pbi.13716
植物科學最前沿，專注於植物科學前沿進展、資訊、招聘資訊的釋出及方法軟體共享等。投稿及招聘請後臺回覆“投稿”，均為無償；商務合作請聯絡微信ID：zwkxqy；
