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噬菌体辅助进化获得高活性、高选择性且序列偏好极低的胞嘧啶碱基编辑器

Phage-assisted evolution of highly active cytosine base editors with enhanced selectivity and minimal sequence context preference

Nat Commun · 2024 年 2 月 24 日 · Emily Zhang, Monica E Neugebauer, Nicholas A Krasnow 等 4 人

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通过噬菌体辅助进化改造出新型胞嘧啶碱基编辑器,副产物少且兼容多种 Cas 蛋白。

现有的 TadA 衍生胞嘧啶碱基编辑器(可将 C•G 碱基对转换为 T•A)在某些序列背景下效率低,且会产生少量不需要的 A•T 到 G•C 编辑。研究人员利用噬菌体辅助进化技术,从一种双重碱基编辑器中进化出 CBE6 系列变体,发现了 TadA 蛋白 N46 和 Y73 位点的突变,分别消除了腺嘌呤编辑活性和改善了序列兼容性。在大肠杆菌中,CBE6 变体在所有序列背景下均实现高 C•G 到 T•A 编辑且未检测到 A•T 到 G•C 编辑;在人类细胞中,它们兼容多种 Cas 蛋白,靶向编辑效率超过 BE4max 和既往 TadCBE,同时保持低脱靶编辑。该编辑器适合安装治疗性终止密码子,避免产生意外错义突变。

为什么推荐给您:在既有碱基编辑器基础上通过定向进化显著提升性能,属重要工具改进,但非全新模态。

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摘要Abstract

摘要第 1 段问这一段

TadA-derived cytosine base editors (TadCBEs) enable programmable C•G-to-T•A editing while retaining the small size, high on-target activity, and low off-target activity of TadA deaminases. Existing TadCBEs, however, exhibit residual A•T-to-G•C editing at certain positions and lower editing efficiencies at some sequence contexts and with non-SpCas9 targeting domains. To address these limitations, we use phage-assisted evolution to evolve CBE6s from a TadA-mediated dual cytosine and adenine base editor, discovering mutations at N46 and Y73 in TadA that prevent A•T-to-G•C editing and improve C•G-to-T•A editing with expanded sequence-context compatibility, respectively. In E. coli, CBE6 variants offer high C•G-to-T•A editing and no detected A•T-to-G•C editing in any sequence context. In human cells, CBE6 variants exhibit broad Cas domain compatibility and retain low off-target editing despite exceeding BE4max and previous TadCBEs in on-target editing efficiency. Finally, we show that the high selectivity of CBE6 variants is well-suited for therapeutically relevant stop codon installation without creating unwanted missense mutations from residual A•T-to-G•C editing.

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