物质学院季泉江课题组开发出“超级细菌”碱基编辑器

时间:2018-02-28浏览:291设置

我校物质学院季泉江教授课题组与中国科学院北京基因组所韩大力研究员课题组合作,首次在金黄色葡萄球菌中建立单碱基编辑技术。近日,相关成果以“Highly Efficient Base Editing in Staphylococcus aureus Using an Engineered CRISPR RNA-guided Cytidine Deaminase”为题,于英国皇家化学会旗舰期刊《Chemical Science》上在线发表。

金黄色葡萄球菌是一种极具危害的人类病原菌,能够引起危及生命的重大感染,例如毒素休克综合症、坏死性肺炎、心内膜炎等。近年来,耐药性金黄色葡萄球菌,如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)和耐万古霉素金黄色葡萄球菌(VRSA)的大规模流行加剧了治疗金黄色葡萄球菌感染的难度。因此,开发针对耐药性金黄色葡萄球菌感染的新型治疗手段就显得尤为迫切。

在此之前,季泉江课题组已成功开发出金黄色葡萄球菌中基于CRISPR/Cas9的基因组编辑技术(JACS, 2017, 139, 3790),简化了该细菌中的遗传操作。此技术通过切断基因组DNA,诱导细菌同源重组,可以实现快速高效的基因组编辑。然而,该技术需要依赖于细菌的高转化效率,因此限制了此技术在一些转化效率低下的临床菌株,如MRSA菌株中的应用。

为了解决这一难题,研究团队通过融合失活的Cas9蛋白(Cas9D10A)和胞嘧啶脱氨酶(APOBEC1),实现了金黄色葡萄球菌(包括多种耐药临床菌株)中的高效单碱基编辑。通过在基因组中把相应密码子(CAA, CAG, CGA, TGG)编辑成终止密码子(TAA, TAG, TGA, TAA),此技术能够快速高效地实现基因失活,并在不使用修复模板和不牺牲转化效率的情况下实现高效的碱基突变。该成果将加快金黄色葡萄球菌中新型致病机制和耐药机制研究,推动药物靶标发现和新型治疗手段开发,同时也将为其它微生物中单碱基编辑技术开发提供思路。

季泉江课题组2017级博士研究生顾桐年、韩大力研究员课题组硕士研究生赵思琪为该论文共同第一作者,季泉江、韩大力为共同通讯作者,上科大是第一完成单位。该研究得到了科技部重点研发计划、基金委重大研究计划、中组部青年千人计划等项目的支持。目前,课题组还为该技术申请了国家发明专利。


论文链接:

http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/sc/c8sc00637g#!divAbstract



(A)pnCasSA-BEC系统基因编辑原理图;(B) pnCasSA-BEC系统实现高效的cntA基因失活



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