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电子科大\马里兰大学开发植物第三种CRISPR方法

新闻中心 2020-03-18 18:18:00 45 阅读量

CRISPR–Cas12b是一种新兴的基因组编辑系统。2020年3月9日,Nature Plants杂志在线发表了来自马里兰大学Yiping Qi组和电子科技大学张勇课题组题为“CRISPR–Cas12b enables efficient plant genome engineering”的研究论文。

该研究首次在植物中建立了一种可行的新CRISPR基因组编辑系统:CRISPR-Cas12b。

近年来,CRISPR–Cas9和Cas12a已成为植物基因组编辑中最受欢迎的工具。最近证实2CRISPR系统Cas12b(原C2C1)可作为哺乳动物基因组编辑新系统。与Cas12a相似,Cas12b识别5'-TTN的PAM序列,切割DNA后产生粘性末端。进一步改造可以将这些Cas12b/C2c1酶用于基因组的激活等延展应用。与之前报道的Cas9和Cas12a/Cpf1酶相比,Cas12b/C2c1酶有若干优势与特点:(1)Cas12b/C2c1比应用最为广泛的SpCas9和Cas12a/Cpf1要更小(2)Cas12b/C2c1能够在宽广的温度范围和pH范围保持高的酶活性,有望适用于具有不同生理温度的多个物种(3)Cas12b/C2c1很难耐受向导RNA与靶DNA之间的碱基错配,因此比SpCas9和Cas12a/Cpf1的脱靶效应更小,这意味着它在进行基因组编辑时更加安全。因此,大家都期望开发用于植物基因组工程的Cas12b系统。

因此,该研究首先测试了AacCas12b,AaCas12b和BthCas12b在植物基因组编辑中的能力。通过将表达载体转染到水稻原生质体中,发现AaCas12b的编辑效率均高于AacCas12b和BthCas12b,并且在ATTA和ATTC PAM位点上有超过50%的突变频率,而且也能在CTTG和GTTC PAM位点进行编辑。

接下来,研究通过利用Cas12b系统产生水稻突变体。靶向OsEPFL9-sgRNA02位点的AacCas12b和AaCas12b构建体均被农杆菌转化为水稻愈伤组织。结果显示,AacCas12b在目标位点有36.4%的突变率。而AaCas12b的突变率更高,为54.2%,而这些编辑中的突变主要类型是大缺失。因此,该结果表明AacCas12b和AaCas12b都可以有效地在水稻中产生稳定的突变体。

此后,该研究还测试了dAaCas12b系统的转录抑制效果,结果显示dAacCas12b和dAaCas12b几乎在每个靶位点都诱导了转录抑制,其抑制水平可变(25-75%)。另外,还建立了基于Cas12b的转录激活系统,结果显示dAaCas12b-TV和Aac.3 sgRNA支架结合可以实现转录激活。

综上所述,Cas12b系统代表了另一个用于植物基因组编辑的有前途的CRISPR系统。

 

论文链接:

https://www.nature.com/articles/s41477-020-0614-6