當(dāng)基因編輯插上人工智能的翅膀，“大禮包”來了_天天快報

，她參與了該研究的構(gòu)思與設(shè)計。

“小試牛刀”

基于蛋白結(jié)構(gòu)分類，研究者成功開發(fā)了一系列具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的堿基編輯新“利器”

。

讓他們驚喜的是

，在對具有活性的新脫氨酶家族進(jìn)行功能驗(yàn)證時，他們發(fā)現(xiàn)此前被認(rèn)為具有雙鏈DNA脫氨功能的SCP1.201蛋白家族中的大部分蛋白其實(shí)只具有單鏈DNA脫氨的活性。這一顛覆性的認(rèn)知讓他們判斷：這個家族可能存在更精準(zhǔn)、高效的基因編輯工具。

他們對這個蛋白家族的所有成員一一進(jìn)行了分析

，得到了一個“大禮包”。

研究者發(fā)現(xiàn)

，其中一些脫氨酶（如雙鏈堿基編輯系統(tǒng)中的Ddd9）可實(shí)現(xiàn)常規(guī)系統(tǒng)難以靶向的GC偏好堿基的編輯；一些脫氨酶（如單鏈堿基編輯系統(tǒng)中Sdd7和Sdd3）展現(xiàn)出非常高的編輯活性和明顯的GC序列偏好性；還有一些脫氨酶（Sdd6）在測試的位點(diǎn)中幾乎檢測不到脫靶事件。

他們還打造了這些堿基編輯工具的“迷你版”

。“通過AI輔助截短原有蛋白，把它包裹在單個腺病毒中可以增強(qiáng)遞送的靈活性，同時保留它原有基因組編輯效率?div id="4qifd00" class="flower right">

，常規(guī)的基因組編輯技術(shù)獲得編輯植株的效率為零！痹撐恼碌囊晃粐H審稿人說，首先，研究利用AlphaFold2進(jìn)行的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分析是一種具有普適性的新概念和方法；其次，許多新的脫氨酶結(jié)構(gòu)域的鑒定為堿基編輯領(lǐng)域增加了有價值的工具；此外，堿基編輯技術(shù)在大豆植株中的應(yīng)用為該方法的有效性提供了有力的例證。

“從源頭上探索自己的工具”

“這項(xiàng)研究太漂亮了！是一個非常完美的工作

！”新成果發(fā)表后，領(lǐng)域內(nèi)的老朋友、美國科學(xué)院院士Dan Voytas通過郵件向高彩霞道賀。

對此

，高彩霞表示：“當(dāng)前越來越多的研究成果都是相互站在巨人肩膀上，才能實(shí)現(xiàn)“1+1＞2的效果。這項(xiàng)研究也不例外。”

據(jù)介紹

，這些全新工具已申請相關(guān)發(fā)明專利。高彩霞希望能夠從源頭上探索自己的基因組編輯工具，夯實(shí)我國基因組編輯生物育種的技術(shù)專利池。

“目前

，基因組編輯技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到3.0時代，其中最關(guān)鍵的問題就是解決大片段編輯的‘短板’，實(shí)現(xiàn)Kb（千字節(jié)）級的大片段DNA甚至是染色體水平的精準(zhǔn)編輯。”高彩霞說。

今年4月

，高彩霞和團(tuán)隊將引導(dǎo)編輯和位點(diǎn)特異性重組酶結(jié)合開發(fā)了PrimeRoot系統(tǒng)，在水稻和玉米中實(shí)現(xiàn)了長達(dá)11.1 Kb的大片段DNA的高效精準(zhǔn)定點(diǎn)插入，相關(guān)成果發(fā)表于《自然—生物技術(shù)》。這一成果表明高彩霞團(tuán)隊在全球率先邁入基因組編輯3.0時代的門檻，為植物分子育種提供了更為有力的技術(shù)支撐。

科學(xué)無極限

。為讓基因組編輯這把改造遺傳密碼的利器更加得心應(yīng)手，他們?nèi)栽诶^續(xù)探索。

相關(guān)論文信息：

DOI:10.1016/j.cell.2023.05.041

新研究部分共同作者