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利用 SpCas9-NG 变体扩展 CRISPR 工具包及其在作物基因和碱基编辑中的应用。

Expanding the CRISPR Toolbox in Using SpCas9-NG Variant and Application for Gene and Base Editing in Crops.

机构信息

INRAE, Agrocampus Ouest, Université de Rennes, IGEPP, F-29260 Ploudaniel, France.

Germicopa Breeding, Kerguivarch, 29520 Chateauneuf Du Faou, France.

出版信息

Int J Mol Sci. 2020 Feb 4;21(3):1024. doi: 10.3390/ijms21031024.

DOI:10.3390/ijms21031024
PMID:32033083
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7036883/
Abstract

Genome editing has become a major tool for both functional studies and plant breeding in several species. Besides generating knockouts through the classical CRISPR-Cas9 system, recent development of CRISPR base editing holds great and exciting opportunities for the production of gain-of-function mutants. The PAM requirement is a strong limitation for CRISPR technologies such as base editing, because the base substitution mainly occurs in a small edition window. As precise single amino-acid substitution can be responsible for functions associated to some domains or agronomic traits, development of Cas9 variants with relaxed PAM recognition is of upmost importance for gene function analysis and plant breeding. Recently, the SpCas9-NG variant that recognizes the NGN PAM has been successfully tested in plants, mainly in monocotyledon species. In this work, we studied the efficiency of SpCas9-NG in the model moss and two crops ( and ) for both classical CRISPR-generated gene knock-out and cytosine base editing. We showed that the SpCas9-NG greatly expands the scope of genome editing by allowing the targeting of non-canonical NGT and NGA PAMs. The CRISPR toolbox developed in our study opens up new gene function analysis and plant breeding perspectives for model and crop plants.

摘要

基因组编辑已成为多个物种进行功能研究和植物育种的主要工具。除了通过经典的 CRISPR-Cas9 系统产生敲除外,CRISPR 碱基编辑的最新发展为产生功能获得性突变体提供了巨大而令人兴奋的机会。PAM 的要求是 CRISPR 技术(如碱基编辑)的一个强大限制,因为碱基替换主要发生在一个小的编辑窗口内。由于精确的单个氨基酸替换可能与某些结构域或农艺性状有关,因此开发具有宽松 PAM 识别能力的 Cas9 变体对于基因功能分析和植物育种至关重要。最近,已成功在植物中测试了识别 NGN PAM 的 SpCas9-NG 变体,主要是在单子叶植物中。在这项工作中,我们研究了 SpCas9-NG 在模式苔藓 和两种作物( 和 )中的效率,用于经典的 CRISPR 产生的基因敲除和胞嘧啶碱基编辑。我们表明,SpCas9-NG 通过允许靶向非规范的 NGT 和 NGA PAMs,极大地扩展了基因组编辑的范围。我们研究中开发的 CRISPR 工具包为模式植物和作物植物的基因功能分析和植物育种开辟了新的视角。

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