基因編輯技術(shù)是面向未來的關(guān)鍵技術(shù)之一,能否擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的基因編輯技術(shù),是這一領(lǐng)域國際競爭的核心。我國科學(xué)家在這一方向又建新功——中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所高彩霞研究組研發(fā)出一系列新的堿基編輯系統(tǒng),是具有我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的精準(zhǔn)基因編輯技術(shù),有望打破堿基編輯底層專利壟斷,將幫助我國在未來的生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)競爭中處于有利地位。相關(guān)研究成果27日在線發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》。
蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者,對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行功能聚類,是理解其參與的生理過程、設(shè)計(jì)新型蛋白質(zhì)等的重要手段。高彩霞介紹:“現(xiàn)有的方法主要基于氨基酸一級(jí)序列的相似性對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行聚類分析,并以此推斷其功能和演化關(guān)系。然而,蛋白質(zhì)功能由其三維空間結(jié)構(gòu)所決定,開發(fā)基于三維結(jié)構(gòu)的高通量蛋白質(zhì)聚類方法,將為蛋白質(zhì)功能研究提供更直接、可靠的手段,并推動(dòng)未知蛋白質(zhì)的功能挖掘?!?/p>
“現(xiàn)有的堿基編輯系統(tǒng)在蛋白質(zhì)研究上有很多局限,而且底層專利由國外持有?!备卟氏颊f,“由于脫氨酶是堿基編輯系統(tǒng)的核心元件,因此,我們將研究聚焦于挖掘自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型脫氨酶,以開發(fā)適用于不同應(yīng)用場景的新型堿基編輯工具?!?/p>
研究中,科研人員發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)鞍准系男蛄型葱暂^低且功能多樣時(shí),相比于傳統(tǒng)的基于氨基酸一級(jí)序列的聚類方法,通過AI輔助的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)聚類能夠得到更準(zhǔn)確的結(jié)果。因此,該方法能為蛋白質(zhì)功能分析和挖掘提供一個(gè)高效、可靠的新策略。
研究人員基于進(jìn)一步蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)聚類的結(jié)果,鑒定到全新的45個(gè)單鏈胞嘧啶脫氨酶(Sdd)和13個(gè)雙鏈胞嘧啶脫氨酶(Ddd),開發(fā)了一系列新型堿基編輯系統(tǒng),并在動(dòng)、植物細(xì)胞中進(jìn)行了測試。結(jié)果表明,這一新型堿基編輯系統(tǒng)具有更高的編輯活性和編輯效率,突破了現(xiàn)有脫氨酶的應(yīng)用瓶頸,展現(xiàn)出新型堿基編輯系統(tǒng)在醫(yī)學(xué)和農(nóng)業(yè)方面廣泛的應(yīng)用前景。
有評(píng)論認(rèn)為,研究組創(chuàng)新性地運(yùn)用AI輔助的大規(guī)模蛋白結(jié)構(gòu)預(yù)測,建立起全新的基于三級(jí)結(jié)構(gòu)的高通量蛋白聚類方法,實(shí)現(xiàn)了脫氨酶功能結(jié)構(gòu)的深入挖掘,鑒定到完全區(qū)別于已知脫氨工具酶的全新底盤元件,并開發(fā)了一系列具有我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型堿基編輯工具,為蛋白功能分析、新功能元件挖掘提供了全新策略。(記者齊芳)
轉(zhuǎn)自:光明日?qǐng)?bào)
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