解读人：武于清（山西大学生命科学学院研究生，导师梁振）
CRISPR/Cas9基因组编辑技术需要sgRNA引导Cas9蛋白根据PAM序列在基因组中寻找潜在的靶位点，诱导产生DNA双链断裂，实现基因的定点编辑。目前常用且高效的SpCas9蛋白，识别5′-NGG-3′ PAM，其靶向范围受到了PAM序列的严格限制。发掘识别不同PAM序列的Cas蛋白，开发识别NG PAM的xCas9、Cas9-NG和SpG以及识别NNN PAM的SpRY等变体，提升了基因编辑工具的可及性，但它们普遍编辑活性较低，限制其在作物遗传改良中的应用。因此，研发兼具高效和广适两种特性的植物基因组编辑工具，对于挖掘影响基因功能变化的关键变异位点，以及创制优异种质资源和作物精准分子育种至关重要。
近日，山西大学生命科学学院梁振团队在Advanced Science期刊上发表了题为Enhanced Genome Editing Activity with Novel Chimeric ScCas9 Variants in Rice的研究成果。研究团队创新性地聚焦REC结构域对Cas9蛋白活性的影响，通过整体替换REC结构域以及结合高活性氨基酸位点，开发了一种新型嵌合的SpcRN++蛋白变体。该变体可以识别更广泛的NNG PAM位点，扩宽了靶向范围，同时在水稻原生质体和稳定转基因植物中，靶向多个与植物生长发育以及农艺性状相关基因，显著提高了基因编辑活性。进一步将具有单链切割活性的nSpcRN++与A3A/Y130F以及TadA8e蛋白融合构建的碱基编辑器，在水稻的多个内源靶点中，提升了碱基转换效率，展现了SpcRN++蛋白较好的兼容性和适用性。最后团队利用基于nSpcRN++的腺嘌呤碱基编辑器靶向水稻OsACC内源基因，系统在植株中展示了稳定、高效的单碱基编辑活性，同时扩大了编辑窗口，并获得了抗除草剂水稻种质，为作物遗传改良提供了技术参考。
本文的共同通讯作者为山西大学生命科学学院的梁振教授和大数据科学与产业研究院的郭颖婕副教授。梁振教授和山西大学生命科学学院博士研究生武于清为共同第一作者。本课题的研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、山西省科技创新青年人才队伍、山西省自然科学基金优秀青年基金的资助。
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