李家洋团队、王克剑团队利用ScCas9扩展水稻基因组编辑范围

中国科学生命科学 2月8日

CRISPR/Cas系统作为强大的基因组编辑工具，为种质资源创制以及基因功能研究等工作提供了极大的便利。然而，CRISPR/Cas系统在基因组上的精准切割需要特异识别一段称作为PAM的邻近核苷酸序列，其中最为广泛使用的酿脓链球菌(Streptococcus pyogenes) SpCas9能够识别的PAM序列局限为经典的NGG及部分NAG，这严重限制了基因组的可编辑范围。

之前的研究发现，一种来自犬链球菌(Streptococcus canis)的ScCas9与 SpCas9具有很高的序列相似性(89.2%)，可以在细菌和人类细胞中识别NNG PAM，即只受到1个G的PAM限制，这大大增加了CRISPR/Cas系统在基因组中可选靶点的数量。

近日，Science China Life Sciences 在线发表了中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋团队和中国农业科学院中国水稻所王克剑团队题为ScCas9 recognize NNG protospacer adjacent motif in genome editing of rice 的研究论文。该研究发现，ScCas9在水稻中可有效地识别NNG PAM并具有较高的基因编辑效率。

为了检测ScCas9在水稻中的基因编辑情况，研究团队在水稻的愈伤组织和植株中对ScCas9识别NNG PAM的基因编辑情况进行了检测。研究结果显示，ScCas9在水稻中可以有效地识别NNG PAM并具有较高的基因编辑效率，但对NCG位点的识别效率较低。此外，根据ScCas9的同源比对结果在SpCas9上替换了两个关键区段获得了SpCas9-LK变体，以期可以获得识别NNG的SpCas9变体， 但并未检测到有效编辑的产生。以上研究结果表明，ScCas9可在水稻中有效识别NNG PAM，这极大的扩展了水稻基因组的可编辑范围。

ScCas9和SpCas9-LK变体的示意图

中国水稻研究所和广西大学联合培养的硕士研究生徐一博和遗传发育所的副研究员孟祥兵为该论文的共同第一作者，遗传发育所李家洋团队的余泓副研究员和中国水稻研究所王克剑团队的王春副研究员为该论文的共同通讯作者。该项研究得到国家转基因专项和中国农科院创新工程经费资助。