利用糖基酶介导的多核苷酸删除编辑工具增强植物中非编码序列的基因组编辑

《Science Bulletin》：Boosting genome editing of non-coding sequences in plants with glycosylase-mediated multi-nucleotide deletion editors

　　

Shanyue Liao|Yao He|Guanqing Liu|Yangcun Li|Xu Tang|Xuelian Zheng|Yiping Qi|Tao Zhang|Yong Zhang

摘要

与蛋白质编码序列相比，非编码序列（如启动子、非翻译区（UTRs）、microRNAs和其他调控性ncRNAs）构成了植物基因组的绝大部分。它们作为基因表达的关键调节因子，因此成为作物改良的有希望的目标。然而，由于缺乏高效生成大规模基因组缺失的工具，对这些序列的研究和操作仍然具有挑战性。在这里，我们报告基于CRISPR-Cas9的糖基化酶碱基编辑器（gBEs）在植物中主要表现为高效的多核苷酸缺失编辑器（gMDEs），这一功能与其在哺乳动物中的主要碱基编辑作用不同。这种功能转变可能是由于植物细胞中对糖基化酶产生的无碱基位点（apurinic/apyrimidinic或AP位点）优先采用AP裂解修复途径所致。与父系系统CRISPR-Cas9不同，gMDEs能够在水稻和大豆的原间隔区高效生成6–20 bp的缺失。我们通过编辑OsD18的启动子来产生连续的植物高度变化，并通过破坏OsGLW7的5′和3′ UTRs中的调控元件来增加籽粒大小，这两种调控元件通过不同的机制发挥作用。这项工作确立了gMDEs作为一种多功能且精确的基因组编辑平台，可用于在植物中诱导多核苷酸缺失，使其成为进行遗传扰动的有效工具，尤其是针对非编码序列。