PhieDBEs: DNA結合ドメイン含有・PAMフレキシブル・高効率デュアル塩基エディター (DBE) : crisp

[注] Phieは"plant high-efficiency"に由来し、DBEはdual base editorに由来する

[出典] "PhieDBEs: a DBD-containing, PAM-flexible, high-efficiency dual base editor toolbox with wide targeting scope for use in plants" Zheng Z, Liu T, Chai N [..] Liu YG, Zhu Q. Plant Biotechnol J. 2024-07-19. https://doi.org/10.1111/pbi.14438 [所属] South China Agricultural U, Guangxi Normal U, Guangdong Rice Engineering Laboratory

　中国の研究チームは先行研究で、コドンに最適化され進化したデアミナーゼとPAMレス/フリーのCas9バリアントを用いて、2つの高効率植物塩基エディターツールボックス、PhieCBE (plant high-efficiency CBE)とPhieABEを開発した [＊1~3] 。PhieABEは、DBD (DNA binding domain) 機能エレメントの追加により、より高い編集効率と広い活性ウィンドウを示した。

　DBEは、A-to-GおよびC-to-Tの同時変換を可能にし、変異の種類を拡大する塩基エディターであるが、集効率が低く、標的範囲が狭いため、植物におけるDBEの普及には限界があり、また、DBDがDBEの性能にどのような影響を与えるかは不明であった。

　本研究では、高活性シチジンデアミナーゼevoFERNY、アデノシンデアミナーゼTadA8e、およびDBDとPAM配列が柔軟なStreptococcus pyogenes Cas9 (SpCas9) ニッカーゼ・バリアントSpGn (NG-PAM) との様々な融合モードで9つの構築物からなる一連の新規植物DBE-SpGnツールを作製した。

　その上で、イネの48の内在遺伝子ターゲットに対する編集性能を分析した結果、単一のDBDとSpGnのN末端に位置する脱アミナーゼを含むDBE-SpGnコンストラクトが最も高い編集効率を示した。一方、脱アミナーゼがC末端や複数のDBDに存在するコンストラクトは正常に機能せず、編集活性が阻害された。

　また、狭い編集ウィンドウ (M5～M9、M＝A/C ) 内での効率的な二塩基変換を実現する高効率なDBE3種 (C-A-SpGn、C-A-D-SpGn、A-C-D-SpGn）を同定し、PhieDBE（Plant high-efficiency dual base editors）と命名した。C-A-D-SpGnの編集効率は特定の標的部位で95.2％と高く、C-to-TおよびA-to-Gの同時変換の頻度は81.0％と高い。

　本研究において、PhieDBE (特にC-A-D-SpGn) は多様な変異体を産生することができ、植物機能ゲノミクス、精密突然変異誘発、指向性進化、作物遺伝的改良などを含む幅広い応用において有用であることが実証された。

[先行研究文献]