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不过BE3与HF1-BE3主效应

时间:2019-03-02来源:未知 作者:admin点击:
近日,中国科学院遗传与发育生物学研究所高彩霞研究组在植物中对BE3(基于融合rAPOBEC1胞嘧啶脱氨酶的CBE系统)、HF1-BE3(高保线)与ABE单碱基编辑系统的特异性进行了全基因组水平评估,首次在体内利用全基因组测序技术全面分析和比较了这三种单碱基编辑系统

  近日,中国科学院遗传与发育生物学研究所高彩霞研究组在植物中对BE3(基于融合rAPOBEC1胞嘧啶脱氨酶的CBE系统)、HF1-BE3(高保线)与ABE单碱基编辑系统的特异性进行了全基因组水平评估,首次在体内利用全基因组测序技术全面分析和比较了这三种单碱基编辑系统在基因组水平上的脱靶效应。该研究对经过不同单碱基编辑系统转化的56棵T0代水稻植株与21株对照植株进行全基因组测序。进一步序列统计分析发现,经过单碱基编辑系统处理后,基因组内的插入或删除(indels)突变的数量与对照组相比没有显著变化,但是BE3与HF1-BE3,无论是在有无sgRNA的情况下,均可在水稻基因组中造成大量的单核苷酸变异(SNVs),且大部分为CT类型的碱基突变。与经过农杆菌转化但不含任何碱基编辑系统的对照植株相比,BE3系统和HF1-BE3系统处理的植株在基因组范围内的CT SNVs分别增加了94.5%和231.9%,大约额外产生了98个CT SNVs和242个CT SNVs。重要的是,与Cas-OFFinder软件预测结果比较发现,这些额外增加的CT SNVs绝大多数并不在现有软件可以预测到的脱靶位点。此外,这些CT变异在染色体间均匀分布,但呈现出在转录活跃区富集的趋势。这些区域倾向于释放单链DNA为胞嘧啶脱氨酶提供合适的底物。研究还发现,与CBE系统相反,ABE系统表现出非常高的特异性。ABE处理的植株与对照植株在全基因组范围内的SNVs数量基本一致。

  综上,该研究表明现有BE3和HF1-BE3系统,而非ABE系统,可在植物体内造成难以预测的脱靶突变,因此,需要进一步优化提高其特异性。该工作创新性地利用相似遗传背景的克隆植物及全基因组重测序解决了以前大量异质细胞序列分析的复杂性。实验结果于2月28日在线发表在《科学》杂志(Science,DOI: 10.1126/science.aaw7166)。高彩霞研究组博士生靳帅、宗媛以及梁承志研究组工作人员高强为论文的共同第一作者,高彩霞为论文的通讯作者。遗传发育所研究员梁承志、王道文,中科院微生物研究所研究员邱金龙、四川农业大学博士钦鹏和明尼苏达大学博士张峰也参与了该研究。该研究得到国家自然科学基金委、国家重点研发计划与中科院项目经费的资助。

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