本网讯 近日，我校农学院魏鹏程课题组和河南大学作物逆境生物学国家重点实验室陆平利课题组合作在Plant Biotechnology Journal上发表了题为“Genome editing with type II-C CRISPR-Cas9 systems from Neisseria meningitidis in rice”的研究论文。该研究基于两个NmCas9蛋白，Nm1Cas9和NmCas9，构建和优化了植物靶向突变工具及多种单碱基编辑工具，实现了type II-C型Cas9系统在植物中基因编辑。

虽然自然界CRISPR-Cas9系统有很大一部分是type II-C型，但是植物基因工程多利用II-A和II-B亚家族的编辑系统。近年来，II-C亚型中的NmCas9由于具有蛋白小、活力高、PAM序列差异大和脱靶率低等特点在被广泛应用于基因组编辑理论研究和动物细胞基因工程操作。

此项研究首先构建了植物表达NmCas9s靶向系统，并通过sgRNA骨架选择、gRNA长度筛选、Cas9关键位置定点突变等手段开展了系列优化，在水稻中实现了以N4GATT和N4CC为PAM的靶向突变。进一步，研究人员将NmCas9s蛋白分别与小鼠胞嘧啶脱氨酶rAPOBEC1、人胞嘧啶脱氨酶APOBEC3a、七鳃鳗源的胞嘧啶脱氨酶PmCDA及定向进化后的大肠杆菌腺嘌呤脱氨酶（TadA*-8e）融合，并在部分载体中引入人源Rad51蛋白非序列特异性的ssDNA结合结构域以提高效率，开发了相应的-eBE3，-HyBE3,-eA3A，-eCDA和-ABE及-ABE8e等系列植物单碱基编辑工具。虽然所开发的工具单碱基编辑效率相对较低，且表现出较强的位点依赖性，但一些载体，例如ABE8e融合的腺嘌呤碱基编辑工具，仍能有效可控介导碱基替换。这表明尽管DNA解链活性可能较低，II-C亚型Cas9仍然具有开发复杂基因编辑工具的潜力。该研究为丰富植物基因编辑系统类型提供了解决思路。

相关工作由我校魏鹏程组和河南大学陆平利组合作牵头，湖南省农科院余应弘组和安徽师范大学孙杨组共同参与完成。项目得到了国家自然科学基金联合创新基金等的资助。（王晓波通讯员：陈康）