用于分枝杆菌碱基编辑的PAM扩展型嗜热链球菌Cas9 C到T和C到G碱基编辑器 | Engineering

南京中医药大学陈伟研究团队、上海科技大学季泉江研究团队在中国工程院院刊《Engineering》2022年8期刊发《用于分枝杆菌碱基编辑的PAM扩展型嗜热链球菌Cas9 C到T和C到G碱基编辑器》一文，指出结核分枝杆菌（MTB）耐药性是临床治疗面临的重大挑战，迫切需要开发治疗耐药结核病的新型策略，而简单易用的MTB遗传操作方法能够加速这一进程。文章表明，依赖于规律成簇的间隔短回文重复序列（CRISPR）的碱基编辑器能够快速有效地进行碱基编辑和基因失活，然而目前还没有开发出可用于MTB的碱基编辑器。通过筛选不同的碱基编辑器，发现广泛使用的酿脓链球菌CRISPR相关蛋白9（SpCas9）或毛螺科菌Cpf1（LbCpf1）胞嘧啶碱基编辑器在分枝杆菌中不具有活性，而嗜热链球菌Cas9（St1Cas9）胞嘧啶碱基编辑器活性较好。虽然使用St1Cas9胞嘧啶碱基编辑器能够实现C到T的碱基编辑，但是在碱基编辑过程中却产生了大量的副产物。将尿嘧啶- N -糖基化酶抑制剂或尿嘧啶- N -糖基化酶分别融合到St1Cas9胞嘧啶碱基编辑器中，得到了两种新的碱基编辑器——CTBE和CGBE，能将C分别转化为T或G。将CTBE和CGBE用于耻垢分枝杆菌的基因编辑时，产物的纯度得到了提高，并且能够进行多位点编辑。由于野生型St1Cas9在靶向DNA序列时需要识别严格的前间隔序列邻近基序（PAM），因此通过结构介导的蛋白质工程设计了PAM扩展的St1Cas9，扩大了碱基编辑器的靶向范围。文章提出的方法显著减少了在MTB中进行精确遗传操作所需要的时间，并将推动分枝杆菌功能基因组学、抗生素-耐药性机制研究和药物-靶点研究的发展。

原文链接：

http://www.engineering.org.cn/ch/10.1016/j.eng.2022.02.013