Nucleic Acids Res | 中科院广州生物院赖良学/王可品开发出新型双碱基编辑器

通过基因编辑在特定基因中建立饱和诱变是识别突变与相应表型之间关系的有效方法。基于 CRISPR/Cas9 的 sgRNA 文库筛选通常会产生具有多个核苷酸的插入缺失突变。单碱基编辑器和双脱氨酶介导的碱基编辑器分别只能实现一种和两种碱基替换。最近报道了一种新的糖基化酶碱基编辑器 (CGBE) 系统，其中尿嘧啶糖基化酶抑制剂 (UGI) 被尿嘧啶-DNA 糖基化酶 (UNG) 取代，可有效诱导多种碱基转换，包括 C-to-G、C-to-T 和C-to-A。2022年5月11日，中国科学院广州生物医药与健康研究院赖良学及王可品共同通讯在 Nucleic Acids Research（IF=19）在线发表题为“AGBE: a dual deaminase-mediated base editor by fusing CGBE with ABE for creating a saturated mutant population with multiple editing patterns”的研究论文，该研究将 CGBE 与 ABE 融合，开发了一种新型的双脱氨酶介导的碱基编辑系统，AGBE 系统，该系统可以同时引入 4 种类型的碱基转换（C-to-G、C-to-T、 C-to-A 和 A-to-G) 以及哺乳动物细胞中具有单个 sgRNA 的插入缺失。AGBE 可用于建立饱和突变群体，以通过高通量筛选验证多种基因突变模式的功能和后果，包括单核苷酸变异 (SNV) 和插入缺失。

通过高通量基因组测序已检测到大量涉及多个核苷酸（indel）插入或缺失的突变，以及与人类遗传疾病或农作物和牲畜性状相关的单核苷酸变异（SNV）。然而，大多数突变的功能或后果，尤其是 SNV，尚未确定。通过基因编辑在特定基因中建立饱和诱变是识别这些突变与相应表型之间关系的有效方法。基于 CRISPR/Cas9 的 sgRNA 文库筛选是最常用于产生饱和突变群体的方法，通常会产生由多个核苷酸的插入或缺失组成的突变，因此不适用于识别 SNV 的功能。最近开发的碱基编辑器 (BE) 系统能够在基因组中进行碱基替换，因此被认为是生成 SNV 相关饱和突变群体的有效工具。两种早期类型的 BE，胞嘧啶碱基编辑器 (CBE) 和腺嘌呤碱基编辑器 (ABE) ，只能分别执行一种碱基转换，即 C-to-T 或 A-to-G，这限制了它们在定点饱和诱变中的效用。

AGBE介导的基因编辑的潜在细胞机制和结果示意图（图源自Nucleic Acids Research ）为了解决这一限制，通过将胞苷脱氨酶和腺嘌呤脱氨酶与 Cas9 切口酶融合在一起，在植物和哺乳动物系统中的同一目标位点同时实现 C-to-T 和 A-to-G 转换，创造了多种新型BE，如STEMEs、SPACE、Target-ACEmax、A&C-BEmax和ACBE。然而，这些双编辑器引入的组合变体类型不符合饱和诱变的要求。最近，据报道，一种新的糖基化酶碱基编辑器 (CGBE)，其中尿嘧啶 (U) 糖基化酶抑制剂 (UGI) 被 U-DNA 糖基化酶 (UNG) 取代，它不仅可以有效诱导靶向 C-to-G 碱基转换，还有 C-to-T 和 C-to-A 转换。此外，CGBE 系统中的 UNG 可以切除脱氨酶产生的 U 碱基，形成无嘌呤/无嘧啶 (AP) 位点，启动 DNA 修复过程，通过易错修复机制引入插入缺失突变。C-to-T 和 C-to-A 转换以及 CGBE 生成的插入缺失被认为是碱基编辑的两个不需要的副产品。相反，当 CGBE 用于在基因中创建饱和诱变群体时，这些副产物被认为是一种优势，因为它们增加了碱基编辑结果的多样性。因此，在这项研究中，将 CGBE 与另一种能够诱导 A-to-G 转换的碱基编辑器 ABE 融合，以产生一种新型的双脱氨酶介导的碱基编辑器，名为 AGBE。AGBE 同时产生 A-to-G 和 C-to-G/C-to-T/C-to-A 转换以及插入缺失，因此大大扩展了目标位点相同 DNA 链中变体的多样性。

转自： iNature

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