u盘引导程序编辑器-()

图:植物高效新型引导编辑器ePPE建立和应用。

a-b，筛选候选植物引导编辑系统的原生质体报告系统。

c，基于删除RNase H结构域与融合NC引导编辑器和蛋白质两种策略的构建PPE编辑效率比较。

d, ePPE示意图。e，对比引导编辑器编辑的四种不同效率。

电脑

f，ePPE与已报道pegRNA编辑效率比较结合优化策略。

g，ALS-W548M不同除草剂处理下水稻突变体的表型。

指导编辑系统（Prime Editor, PE）它是一种新型的基因组编辑工具，可以在基因组的靶点上实现任何碱基替换小片段，是基因组编辑领域的重大变化。

2020年，中国科学院遗传与发育生物学研究所高彩霞团队探索了不同逆转录酶、工作温度的融合pegRNA表达形式、PBS和RT模板序列长度等条件在水稻和小麦中成功建立和优化了适合植物的引导编辑器（Plant Prime Editor, PPE）（Lin et al., Nature Biotechnology, 2020）。随后，团队建立了基于熔化温度值的基础（Tm）指导的PBS提出了序列设计方案dual-pegRNA进一步开发植物策略pegRNA设计网站——PlantPegDesigner，大大提高了引导编辑的效率，简化了植物pegRNA的设计流程（Lin et al., Nature Biotechnology, 2021）。

此外，该团队还通过全基因组重测序发现PPE该系统在全基因组水平上具有很高的特异性（Jin et al., Nature Biotechnology, 2021）。

此外，该团队还通过全基因组重测序发现PPE该系统在全基因组水平上具有很高的特异性（Jin et al., Nature Biotechnology, 2021)。这些研究为引导编辑系统在植物领域的应用奠定了良好的基础。然而，引导编辑系统在植物中的编辑效率仍然不够高，目标依赖性很大，严重限制了引导编辑在植物中的广泛应用。因此，如何优化引导编辑系统，突破现有限制，提高引导编辑技术的效率和适应性，仍然是该领域研究的重点。

近日，中国科学院遗传与发育生物学研究所高彩霞研究小组与合作伙伴发表研究成果，成功建立了更高效、更广泛的植物指导编辑系统ePPE（Engineered Plant Prime Editor）。

与大多数已报道的通过优化不同pegRNA提高引导编辑效率的导编辑系统的蛋白质成分，以提高引导编辑效率。筛选包含不同电脑的逆转录酶M-MLV RT变体和与不同病毒相关的蛋白质融合的候选人PPE该系统被研究人员删除M-MLV RT的RNase H结构域或在M-MLV RT N端融合病毒核衣壳蛋白（Nucleocapsid，NC），可以分别将PPE编辑效率提高2.0倍和3.2倍。研究人员推测，RNase H结构域的去除稳定sgRNA-DNA和nCas9-RT-pegRNA复合体中的RNA-DNA异源双链结构，NC在逆转录过程中，蛋白质通过其核酸退火活性MLV-RT发挥功能。

通过整合上述两种优化策略，研究人员进一步开发了升级版的新型指导编辑器ePPE。相比于PPE，ePPE在碱基替换、小片段插入、删除、大片段插入和删除等编辑类型下，编辑效率平均可以提高5.8倍，而不会增加目标和副产品的发生。

此外，当新的指导编辑器被引导时ePPE以前与研究小组报道的dual-pegRNA策略（Lin et al., Nature Biotechnology, 2021）和David Liu 实验室研发epegRNA（Engineered pegRNA）策略（Nelson et al., Nature Biotechnology, 2021)结合时，引导编辑系统在内源基因上精确编辑的效率可以进一步提高。最后，研究人员使用它ePPE该系统成功创造了可抗甲咪唑烟酸和烟嘧磺隆除草剂的新型水稻材料。

综上所述，研究人员专注于转型PPE蛋白质成分成功开发了一种新的指导编辑系统，可以有效地编辑植物ePPE，并证明ePPE与现有的pegRNA结合优化策略可以进一步提高编辑效率，该系统的开发有望促进编辑在农业育种和作物改良中的应用。2022年3月24日，相关研究成果在线发表Nature Biotechnology杂志（DOI:10.1038/s41587-022-01254-w）。2022年3月24日，相关研究成果在线发表Nature Biotechnology杂志（DOI:10.电脑1038/s41587-022-01254-w）。

曹晓峰研究组、上海科技大学黄行许研究组、中国科学院遗传发展研究所共同参与了研究。高彩霞研究组博士后宗媛、博士生刘怡静、薛郴销是本文的共同第一作者；高彩霞研究员和曹晓峰研究员是本文的共同通讯作者。

国家自然科学基金和中国科学院战略先导专项A资助了该研究。