热门:《自然》：刘如谦团队发明全新基因编辑技术，首次实现线粒体DNA的精准

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原始代丝雨奇异点网

推拿手，今天基因技术又上了一个新阶段！

这次回答的是crispr也没有解决的历史课题线粒体dna的准确度。

今天，《自然》杂志刊登了新的研究[1]，科学家们利用细菌毒素ddda开发了比较线粒体dna的单碱基器ddcbe，可以直接比较双链dna，使c-g碱基对成为t-a碱基对，而且效率很高 这个研究通讯的作者是刘如谦和joseph d. mougous。

读了论文的奇点饼，这个器皿真精致，人类的智慧很强(为刘老师打电话——。

图源| science

ddda是细菌毒素，最初是通信作者之一，是微生物学家mougous团队之一的博士后marcos de moraes发现的。 年，de moraes发现ddda具有催化胞嘧啶脱氨转化为尿嘧啶的活性。 另外，与其他脱氨酶不同，这种作用直接发生在dna双螺旋上，不需要分解。

mougous想到了当时只听说过名字的同事刘如谦。 脱氨酶对刘如谦团队以前开发的crispr单碱基器很有用，ddda也许也可以在相关行业使用。

经过邮件消息的表现，两个队一拍即合。

但是，他们认为即使用ddda再生新的crispr单碱基器，也比现有技术没有什么特征，研究者们从一开始就瞄准了新的应用场景——线粒体dna。

线粒体dna的准确度从来没有人实现过，应用现在最广泛的crispr技术对线粒体dna也束手无策——因为线粒体没有吸收rna的机制，crispr技术的重要grna是线粒体

那么其他基因技术呢？

年，《自然医学》杂志同期发表了两篇论文，分别利用锌指蛋白酶技术( zfns )和转录激活样品因子核酸酶技术( talens )实现了线粒体dna变异的消除[2]。 但是，这两种技术能做到的是直接分解具有突变的线粒体dna，实际上很难应用。 毕竟线粒体dna的拷贝数过低会生病。

这样看来，ddda的潜力真大。 本身就是蛋白质，可以进入线粒体，值得直接研究双链dna。

ddda的三维构象

当然，到目前为止只是有一个想法，其实从ddda到最终的ddcbe，需要处理的问题有三个。

第一，无论如何胞嘧啶脱氨酶对哺乳动物细胞都有生物毒性。 为了消除这种毒性，研究者们设计了将ddda分解为一半，通过部位重组恢复脱氨活性的方法。 研究者们不是从zfn和talen那里得到了灵感吗？

tale识别特定的dna序列，通过将设计的tale蛋白连接到一半的DDA，DDA们可以在部位团聚了。

第二，如何将组合的ddda放入线粒体？ 这个问题不难，zfn和talen也有答案，通过加入线粒体目标信号( mts )蛋白序列，可以利用线粒体的蛋白质吸收机制通过线粒体的双层膜。

第三，ddda是可以将胞苷( c )脱氨转化为尿嘧啶( u )的胞苷脱氨酶，u是rna碱基，出现在dna上时容易被尿嘧啶dna糖基化酶切除，恢复为C。

为了不被ddda的作用干扰，加入尿嘧啶糖化酶抑制剂( ugi )，保持u，直到下一个dna复制，与腺嘌呤( a )互补，与鸟嘌呤( g )互补。 看实验数据，加上ugi效率提高了8倍。

至此，由ddda衍生的胞嘧啶碱基器( ddcbe )完全完成。 简单来说，这个ddcbe包括四个部分:进入线粒体的指南mts、识别dna目标的tale蛋白、主力军DDA (一半)和ugi。

ddcbe结构

研究者尝试了一些不同的线粒体基因，效率约在4.6%到49%之间，影响因素包括两个半ddda的方向、tale蛋白设计、两个子单元之间的间隔、靶点和tale的相对结合位置等。

关于基因中最引人注目的脱靶效果，实验数据结论是细胞核基因没有脱靶，线粒体dna的脱靶效果较少，主要与tale有关。

根据在hek293t细胞进行的实验，ddcbe的活性持续18天，其间线粒体dna的细胞存活率没有下降，既没有大的dna片段缺损也没有影响dna拷贝数。

理论上，ddcbe希望处理现在一半的线粒体dna变异，即使不能修正所有变异，也只是减少有害的变异拷贝数量，对线粒体疾病也有疗效，ddcbe是线粒体疾病基因

参考资料:

[1] nature/articles/s 41586-020-2477-4

[2] science mag/news// 09/zapping-mutant-DNA-Mitochondria-could-treat-Major-class

[3] nature/articles/d 41586-020-01974-6 # ref-cr4

[4] science mag/news// 07/new-method-edit-cell-s-Power house-DNA-could-help -。

作者|代丝雨

原标题:《自然》:基因有了很大的突破！ 刘如谦团队发明了新的基因技术，首次实现了线粒体dna的精确科学大发现”

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来源：重庆新闻