→查看原文→查看PDF
在植物生物学研究中，许多时候都需要精确地编辑基因组。现有的基因编辑技术在实际应用中往往存在各种挑战。例如基于CRISPR-Cas系统的基因编辑，需要在目标DNA位点中诱导双链断裂，并提供包含所需编辑序列的供体DNA分子，然而，植物中同源重组的低频率和递送供体DNA分子的困难使该过程效率极低。同样，称为BaseEditing的另一种技术也能够执行精准的基因编辑，但当前的BaseEditing技术能够进行的基因编辑类型却十分有限（只能进行碱基的转换）。年6月，BioDesignResearch在线发表了美国橡树岭国家实验室Md.MahmudulHassan等人题为PrimeEditingTechnologyandItsProspectsforFutureApplicationsinPlantBiologyResearch的综述论文。文章介绍了一种新型基因编辑技术PrimeEditing(PE)，该技术可以克服现有基因编辑技术的诸多缺陷，兼具灵活性及多类型基因编辑等优点。文中对PrimeEditing的技术原理、局限性及其在植物生物学研究中的潜在应用价值进行了重点探讨。PrimeEditing技术由Anzalone等人开发，该系统包含两个组件：经过改造的向导RNA(pegRNA)和primeeditor蛋白。pegRNA具有双重功能，既能够将编辑蛋白引导到目标位点，又含有编辑的模板序列。primeeditor蛋白则由突变的Cas9切口酶（仅能切割一条DNA链）和逆转录酶融合而成。在Cas9切割目标位点之后，逆转录酶以pegRNA为模板进行逆转录，从而将所需的编辑并入DNA链中。PE技术可以实现各种类型的编辑，包括碱基的转换、颠换，并且可以在没有双链断裂(DSB)或供体DNA模板的情况下进行。Figure1:Schematicoutlineofprincipaleventsofprimeeditingtechnology.
尽管PE技术是植物基因组编辑的重大突破，但仍处于起步阶段。因此，文中还对该技术目前存在的主要限制性因素进行了总结，包括：1.在植物中的编辑效率较低(0.03-21.8％)；2.编辑窗口（即RT模板长度的大小）长度受限，使用长编辑窗口进行编辑可能导致基因编辑失败；3.目前还无法同时编辑多个基因，而植物中激活生物合成或代谢途径通常需要同时修饰多个基因；4.PE编辑器很大（约20kb），使其转化效率较低，而减小编辑器的大小将有助于将PE传递到植物细胞中。最后，作者对PrimeEditing技术在植物生物学中的潜在应用展开了讨论，例如对基因功能进行高通量分析以改善注释并通过定向进化产生人工遗传多样性，以及对植物进行工程改造，以提高产量、抗病性、非生物胁迫耐受性，提高植物中有用化学物质的含量等。由此可见，无论是在植物生物学基础研究还是实际应用研究中，PrimeEditing技术都具有巨大潜力。HowtoCitethisArticleMd.MahmudulHassan,GuoliangYuan,Jin-GuiChen,GeraldA.Tuskan,XiaohanYang,"PrimeEditingTechnologyandItsProspectsforFutureApplicationsinPlantBiologyResearch",BioDesignResearch,vol.,ArticleID,14pages,.原文链接