高效腺嘌呤碱基编辑器的脱靶效应

　　近日，中国农业科学院植物保护研究所作物病原生物功能基因组研究创新团队利用基因组和转录组测序数据，系统分析了团队开发的高效腺嘌呤碱基编辑器在DNA和RNA水平上的脱靶效应，为提高碱基编辑特异性提供了新策略。相关研究成果发表在《基因组生物学（Genome Biology）》上。

　　腺嘌呤碱基编辑器（ABE）是从CRISPR技术发展的在基因组指定位置上进行（A>G或C>T）编辑的编辑器，被广泛应用于动植物育种、基因治疗和基础科学研究中，而脱靶效应是限制其应用的关键因素。ABE含有CRISPR和腺苷脱氨酶（TadA）两个重要组分四套重要元件。

 

　　团队人员对利用四套ABE基因编辑器创制的水稻植株进行了全基因组和转录组测序并进行了脱靶效应评估。系统分析表明，ABE可引起非sgRNA依赖的随机脱靶效应。研究首次报道了腺苷脱氨酶TadA在RNA水平上引起序列依赖性的A>G脱靶效应，且腺嘌呤碱基编辑器表达水平是影响其脱靶效应的重要因素。当ABE从T1代水稻植株分离后，ABE在RNA上的脱靶效应随之消失。同时，ABE在RNA的脱靶突变往往成簇存在，而DNA水平的脱靶突变则很少成簇出现。研究还发现ABE在整合到植物基因组之前和之后均可以引起靶位点碱基编辑。由同一再生愈伤分化的不同水稻植株含有相同T-DNA插入位点，而靶位点的碱基编辑却可能不同，同时又含有一部分相同的脱靶位点。同时发现TadA、CRISPR、ABE的瞬时表达以及表达水平都会影响ABE的特异性，这一研究成果也为ABE的优化指明了新方向。

 

　　该研究得到国家自然科学基金、中央公益性科研机构基础研究基金项目资助。