极大拓展可编辑的基因组DNA序列，张学礼/毕昌昊首次实现C到A及C到G的转变学术资讯

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当前的碱基编辑器（BE）仅催化碱基转换（C到T和A到G），而不能产生碱基转换。2020年7月20日，中国科学院天津工业生物技术研究所张学礼及毕昌昊共同通讯在Nature Biotechnology 在线发表题为“New base editors change C to A in bacteria and C to G in mammalian cells”的研究论文，该研究介绍了在大肠杆菌中导致C-A转化和在哺乳动物细胞中C-G转化的碱基编辑器。这些糖基化酶碱基编辑器（GBE）由Cas9切口酶，胞苷脱氨酶和尿嘧啶DNA糖基化酶（Ung）组成。Ung切除由脱氨酶产生的U碱基，形成一个启动DNA修复过程的嘌呤/嘧啶（AP）位点。在大肠杆菌中，研究人员使用激活诱导的胞苷脱氨酶（AID）来构建AID-nCas9-Ung，发现它可以将C转化为A，平均编辑特异性为93.8％±4.8％，编辑效率为87.2％±6.9％。为了在哺乳动物细胞中使用，研究人员用大鼠APOBEC1（APOBEC-nCas9-Ung）代替了AID。研究人员在30个内源位点测试了APOBEC-nCas9-Ung，观察到C-to-G转换在原间隔的第六位具有高编辑特异性，介于29.7％和92.2％之间，且编辑效率介于5.3％和53.0％之间。APOBEC-nCas9-Ung补充了当前的腺嘌呤和胞苷BE（分别为ABE和CBE），可用于靶向引起G / C疾病的突变。

CRISPR–Cas9系统能够仅基于核苷酸序列识别靶序列，并且已被适配用于真核生物的基因组编辑。最近，开发了一种新的基于CRISPR的基因组编辑方法，称为碱基编辑技术。最初，为了在不使用编辑模板的情况下进行精确的C到T编辑，Komor等人和Nishida等人将大鼠胞苷脱氨酶APOBEC1融合到了化脓性链球菌Cas9（SpCas9）变体或PmCDA1的N末端（称为target-AID）。nCas9（D10A）融合的腺苷脱氨酶将碱基编辑能力扩展到了从A到G的编辑。这些技术已成为在各种物种的染色体中进行精确碱基编辑的突破。
由于当前的碱基编辑技术只能促进C-到-T编辑和A-到-G编辑，因此非常需要一种用于将任何碱基转换为任何其他碱基的完整的碱基编辑技术。几篇报道指出，在容易出错的DNA修复过程中，C突变为其他碱基。如果在DNA复制过程中可以增强随机突变事件，那么基因组编辑结果将得到实质性改变。如果正确地利用和控制了此过程，则C可能会专门转换为任何其他碱基，从而进一步增强了碱基编辑工具箱。
该研究介绍了在大肠杆菌中导致C-A转化和在哺乳动物细胞中C-G转化的碱基编辑器。这些糖基化酶碱基编辑器（GBE）由Cas9切口酶，胞苷脱氨酶和尿嘧啶DNA糖基化酶（Ung）组成。Ung切除由脱氨酶产生的U碱基，形成一个启动DNA修复过程的嘌呤/嘧啶（AP）位点。
在大肠杆菌中，研究人员使用激活诱导的胞苷脱氨酶（AID）来构建AID-nCas9-Ung，发现它可以将C转化为A，平均编辑特异性为93.8％±4.8％，编辑效率为87.2％±6.9％。为了在哺乳动物细胞中使用，研究人员用大鼠APOBEC1（APOBEC-nCas9-Ung）代替了AID。研究人员在30个内源位点测试了APOBEC-nCas9-Ung，观察到C-to-G转换在原间隔的第六位具有高编辑特异性，介于29.7％和92.2％之间，且编辑效率介于5.3％和53.0％之间。APOBEC-nCas9-Ung补充了当前的腺嘌呤和胞苷BE（分别为ABE和CBE），可用于靶向引起G / C疾病的突变。

来源：Plant_ihuman iNature

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