免化所刘佳团队发现噬菌体主衣壳蛋白多肽可提高碱基编辑精确性

ON2022-04-08文章来源 免疫化学研究所CATEGORY新闻

近日,上海科技大学免疫化学研究所、生命科学与技术学院刘佳团队研究发现,噬菌体来源的CRISPR多肽抑制剂(G8PPD)可调控碱基编辑器的活性并提升其特异性,提示其潜在的治疗相关应用。该成果在线发表于国际学术期刊《自然 通讯》(Nature Communications

此前研究中,刘佳团队与合作者研究发现丝状噬菌体主衣壳蛋白(Gene VIII-encoded protein, G8P)及其周质结构域(G8PPD)编码的含20个氨基酸左右的多肽,可以变构调节的方式抑制 SpCas9 的活性。G8PPD是首个被报道的CRISPR 系统的首个多肽类抑制剂,亦是首个通过别构调节方式发挥作用的 CRISPR 抑制剂,这是我国在CRISPR调节性分子领域为数不多的原创性科研发现与成果。实验证明,多种丝状噬菌体来源的G8PPD均可对CRISPR-Cas9 的细胞内活性进行时像调控,从而提升其基因编辑的特异性。

根据 G8PPD抑制 Cas9 的原理,研究人员推测其对基于 Cas9 构建的碱基编辑器(Base editor, BE)应具有同样的抑制效果。在本研究中,研究人员发现,G8PPD可缩小 BE 编辑的窗口,使其更聚焦于 on-target 窗口中,这个改变使得 BE 编辑更加精准。由此,研究人员进一步发掘 G8PPD潜在治疗相关应用。通过分析G8PPD对细胞水平的马凡综合征疾病模型中 CBE 编辑活性的影响发现, G8PPD 降低了 CBE 错误编辑的等位基因的频率和基因型数量,并将 A3A CBE 介导的完全编辑的等位基因从不足 4% 增加到 38% 以上。同时,本研究还探讨了 G8PPD在动物模型上对碱基编辑的影响,结果表明 G8PPD 可在小鼠胚胎水平减少 CBE 的窗口外编辑。这些结果表明 G8PPD 作为碱基编辑器调控分子、介导精准基因治疗具有可行性。

上海科技大学与广州医科大学附属第一医院、呼吸疾病国家重点实验室联合培养博士后贾堃,上科大免化所大分子药物递呈实验室已毕业博士研究生崔炎儒(现于康奈尔大学攻读博士后)为本文的共同第一作者。免疫化学研究所研究员、生命科学与技术学院助理教授刘佳为通讯作者。上海科技大学为第一完成单位。


. 噬菌体肽通过聚焦靶向窗口介导精确碱基编辑。a.G8PPD抑制热点示意图。b.G8PPD用于改善 CBEs 校正 FBN1T7498C突变的靶向窗口的示意图。c.G8PPDCBEs 校正 FBN1T7498C突变完全编辑等位基因的分析。d.G8PPD对小鼠胚胎中碱基编辑的影响。e. G8PPD 可以提高 CBE 介导的对小鼠胚胎碱基编辑的精确性。


论文标题:Phage Peptides Mediate Precision Base Editing with Focused Targeting Window

文章链接: https://www.nature.com/articles/s41467-022-29365-7