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原标题：北京市农林科学院玉米基因组编辑团队在基因编辑技术方面再获新进展

12月16日，北京市农林科学院玉米DNA指纹及分子育种北京市重点实验室基因组编辑团队在Frontiers系列新期刊Frontiers in Genome Editing上发表题为“Genome engineering in plant using an efficient CRISPR-xCas9 toolset with an expanded PAM compatibility”的研究论文。该研究建立了基于SpCas9变体xCas9的基因敲除系统和胞嘧啶碱基编辑系统，成功将基因编辑的前间区序列邻近基序（PAM）范围拓展至GAD（D=A,T,G）和松弛型的NG，为在更广泛的基因组范围内选择基因编辑靶点提供了可能。

　　拓展CRISPR/Cas9核酸酶PAM范围是使其在植物中被更广泛应用的关键。2018年，David Liu团队在Nature上报道了一种能识别NG，GAA和GATPAM的SpCas9变体（xCas9）。2019年，多个实验室相继报道了xCas9在植物上的表现，发现其能够拓展基因组编辑范围至NGPAM位点，但对于GAA和GAT PAM 位点，在水稻T0苗中仅有一个GATPAM位点实现编辑被报道。而目前具有更大PAM范围的另一SpCas9变体（SpCas9-NG）在植物中和动物中都不识别GAA和GATPAM。因此，为了将基因组编辑范围拓展至GAA和GATPAM位点，植物中的xCas9基因编辑系统亟待优化和提高。

　　本研究通过使用tRNA连接强化sgRNA，形成高效的tRNA-esgRNA系统，开发出了基于xCas9的基因编辑系统 （CRISPR-xCas9），首次发现CRISPR-xCas9在植物中能够有效的切割GAAPAM位点和多个GATPAM位点，同时发现其还能够有效切割多个GAGPAM位点（动物中尚无报道），并且仍然保持编辑松弛型的NGPAM位点的能力。该研究进一步利用相似的载体结构开发了基于xCas9的胞嘧啶碱基编辑系统 （xCas9n-CBE），发现xCas9n-CBE在植物中可以对基因组上的以GA和松弛型的NG为PAM的靶点进行有效碱基编辑。本团队曾在2019年成功开发出基于xCas9的另一款新型碱基编辑器（xCas9-pBE），本研究开发的xCas9n-CBE与之相比，不但能够拓展编辑xCas9-pBE不能编辑的NGCPAM位点，而且表现出更高的平均碱基编辑效率和更宽的编辑窗口。除上述两款新型碱基编辑器外，本团队还在2019年开发出基于SpCas9及其变体VQR、以及SaCas9变体SaKKH的多款新型碱基编辑器，实现了对PAM 为NAG、NGA、NNMRRT及NNKRGT靶点的C至T碱基替换。综合应用这些具有不同特点的碱基编辑器，可以更大范围地拓展作物基因组上基因组编辑的可靶向区域，具有很大的应用潜力。

　　玉米中心张成伟博士为本文第一作者，杨进孝为本文通讯作者。本研究得到北京学者（BSP041）项目和北京市自然科学基金（6204041）资助。玉米基因组编辑团队是2017年组建成立的，目前主要聚焦于碱基编辑、精确替换、组学编辑及其在玉米和水稻等作物中的高效应用。这是该团队自成立以来在国际学术期刊上发表的第8篇高水平研究论文。

（本文由“食品科学网”转载，文章来源于北京市农林科学院。图片来源于摄图网。版权归原作者所有，如有侵权，请联系我们删除。）