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周哲敏教授团队在Chemical Science发表面向蛋白质体内进化的碱基编辑平台研究成果

来源:生物工程学院   文图:崔文璟 审核:周云龙im电竞登录 :2022-12-06  点击量:

近日我校生物工程学院周哲敏教授团队在利用CRISPR-Cas技术开展蛋白质原位进化的研究方面取得新进展,成功构建了适用于蛋白质体内原位进化的碱基编辑器,能够快速精准地对宿主内源蛋白进行功能进化,从而创建出功能强化的高版本底盘细胞。该研究成果“Construction and application of an efficient dual-base editing platform for Bacillus subtilis evolution employing programmable base conversion”(https://doi.org/10.1039/D2SC05192C)发表于《Chemical Science》杂志(JCR一区,影响因子:9.969)。

该研究聚焦构筑高版本底盘细胞这一合成生物学领域的核心问题,在前期研究基础上,进一步将碱基编辑器的单碱基转换的功能扩展至双碱基、多位点同步编辑功能。研究以枯草芽孢杆菌为底盘,首先将来源于Petromyzon marinus的胞嘧啶脱氨酶(PmCDA)、改造后的腺嘌呤脱氨酶ABE8e和nCas9蛋白通过不同组合的融合,获得了一系列具有不同编辑效率的编辑器CRISPR-ABE8e-CDA-nCas9,揭示了该编辑器能够在一个较宽的编辑窗口(8-11 nt)内同时发生高效的C→T和A→G的碱基转换。编辑窗口宽度及编辑效率能够通过诱导剂浓度、持续迭代等手段实现定向调节。更为重要的是,该编辑器还可同时靶向多个目标基因的不同靶位点进行同步编辑,利用不同靶位点突变的组合效应提升突变体基因型的多样性。经过NGS高通量测序,发现该系统的脱靶率极低,具有较好的靶特异性。通过对枯草芽孢杆菌ATP-binding cassette转运体基因psdB进行靶向编辑,在较小突变体库中即筛选得到Nisin抗性提升的突变菌株,效率相比单碱基编辑有显著提升。

本研究是周哲敏教授团队在蛋白质原位进化研究方面一个新的突破,解决了双碱基编辑体系在枯草芽孢杆菌的应用瓶颈,实现了编辑窗口和编辑效率的定向调节。研究不仅为复杂蛋白质和蛋白复合体的功能进化提供了新的工具,也为快速构建高版本微生物底盘提供了理论理论依据和技术基础

周哲敏教授和程中一副研究员为该论文的通讯作者,web_name}19级博士生郝文亮和我院崔文璟副教授为该论文的共同第一作者。上述研究工作得到了国际科技合作创新重点项目(2017YFE0129600)、国家自然科学基金(21878125,32171420)、江苏省自然科学基金(BK20181206)等项目的资助。

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