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彭楠教授课题组开发全球首个来自生命三域之一古菌域的微型基因编辑工具

M88体育-明升M88体育讯(通讯员 叶青 )11月11日,农业微生物资源发掘与利用全国重点实验室、湖北洪山实验室、生命科学技术学院益生菌智造创新团队彭楠教授课题组在Cell Discovery期刊在线发表题为“Reprogramming an RNA-guided archaeal TnpB endonuclease for genome editing”的研究论文。该研究开发了全球首个来自生命三域之一古菌域的RNA引导的微型编程性核酸酶系统(SisTnpB1),在多种不同生长温度的微生物中实现高效基因编辑。该成果有望突破 “卡脖子”技术难题,为现代生物育种提供自主知识产权的高效基因编辑工具。

基于CRISPR-Cas9或Cas12a的基因编辑工具已经得到广泛的应用,成为推动生命科学、现代农业、医学和合成生物学等领域快速发展的重要动力。但是,基因编辑工具的应用仍面临巨大挑战。例如, 由于Cas9及Cas12a核酸酶系统分子量巨大(通常大于1000个氨基酸),限制了递送效率等。更重要的是,由于缺乏CRISPR-Cas9及Cas12a的底层知识产权,基于该系统的基因编辑技术成为我国现代生物育种的“卡脖子”技术难题。

图1. 鉴定全球首个来自古菌的微型编程酶性核酸酶系统SisTnpB1并开发为高效的基因编辑工具

目前,所有Cas9及Cas12a等编程性核酸酶均来自细菌。而古菌编码的编程酶没有得到有效的发掘。农业微生物资源发掘与利用全国重点实验室、湖北洪山实验室、生命科学技术学院益生菌智造创新团队彭楠教授课题组从古菌Sulfolobus islandicus REY15A中鉴定了23个IS200/605家族编码的TnpB编程酶性核酸酶。该酶具有分子量小(40 kDa)、与已报道的RNA引导的编程性核酸酶同源性低(