單堿基編輯系統在植物中建立mRNA剪接操控新方法

　　mRNA前體的剪接是高等生物體內基因轉錄后加工的重要過程，傳統mRNA的剪接遵循“GU-AG”法則，即主要剪接體包含三個保守的剪接位點，即位于內含子5’端的“GU”、3’端的“AG”和靠近3’端的分支點“A”。剪接體通過選擇一種或多種剪接位點可將mRNA前體加工為一種或多種成熟的mRNA，即組成型剪接和可變剪接。mRNA的剪接對基因的表達調控起關鍵作用，可變剪接可增加蛋白質的多樣性。然而，目前研究mRNA剪接的功能或mRNA特異剪接形式的功能的方法仍非常有限，極大地限制了對特定mRNA剪接過程的功能研究。

　　中國科學院遺傳與發育生物學研究所高彩霞研究組以模式植物擬南芥為研究材料，利用基于CRISPR/Cas9的胞嘧啶單堿基編輯系統，通過對位于內含子5'端的剪接保守位點“GU”進行編輯，建立了高效操縱mRNA剪接的方法。該研究在AtHAB1, AtT30G6.16, AtRS31A和AtAct2 4個基因中對該方法進行了測試，結果發現利用該方法可高效刪除或改變特定剪接形式（圖a）。通過表型分析發現刪除HAB1.1的純合突變體hab1.1表現出ABA敏感表型，與前人在HAB1敲除突變體植株中過表達HAB1.2獲得的表型一致。利用該方法，研究人員也新發現刪除RS31A.2的純合突變體rs31a.2與野生型相比，降低了對絲裂霉素的敏感性（圖b）。此外，通過該方法對AtAct2中5’UTR區的內含子剪接位點處進行突變，也可以改變其組成型剪接形式（圖c）。

　　前人利用Cas9介導的腺嘌呤單堿基編輯系統使內含子3’端的剪接位點“AG”突變為“GG”時，mRNA前體在該位點的剪接效率有一定程度的降低。而該研究證明，利用Cas9介導的胞嘧啶單堿基編輯系統，可針對特定的剪接形式進行高效刪除或改變。該方法的建立為研究特異剪接形式的功能提供了一個強有力的工具。

　　研究論文Manipulating mRNA splicing by base editing in plants 于9月27日在線發表在Science China Life Sciences 雜志上(DOI: 10.1007/s11427-018-9392-7)。高彩霞研究組碩士生薛郴銷、副研究員張華偉為該論文的共同第一作者。該研究得到科技部、基金委和中科院的資助。