基因編輯技術(shù)是面向未來(lái)的關(guān)鍵技術(shù)之一，能否擁有自主知識產(chǎn)權的基因編輯技術(shù)，是這一領(lǐng)域國際競爭的核心。我國科學(xué)家在這一方向又建新功——中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所高彩霞研究組研發(fā)出一系列新的堿基編輯系統，是具有我國自主知識產(chǎn)權的精準基因編輯技術(shù)，有望打破堿基編輯底層專(zhuān)利壟斷，將幫助我國在未來(lái)的生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)競爭中處于有利地位。相關(guān)研究成果27日在線(xiàn)發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《細胞》。

　　蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔者，對蛋白質(zhì)進(jìn)行功能聚類(lèi)，是理解其參與的生理過(guò)程、設計新型蛋白質(zhì)等的重要手段。高彩霞介紹：“現有的方法主要基于氨基酸一級序列的相似性對蛋白質(zhì)進(jìn)行聚類(lèi)分析，并以此推斷其功能和演化關(guān)系。然而，蛋白質(zhì)功能由其三維空間結構所決定，開(kāi)發(fā)基于三維結構的高通量蛋白質(zhì)聚類(lèi)方法，將為蛋白質(zhì)功能研究提供更直接、可靠的手段，并推動(dòng)未知蛋白質(zhì)的功能挖掘。”

　　“現有的堿基編輯系統在蛋白質(zhì)研究上有很多局限，而且底層專(zhuān)利由國外持有。”高彩霞說(shuō)，“由于脫氨酶是堿基編輯系統的核心元件，因此，我們將研究聚焦于挖掘自主知識產(chǎn)權的新型脫氨酶，以開(kāi)發(fā)適用于不同應用場(chǎng)景的新型堿基編輯工具。”

　　研究中，科研人員發(fā)現當蛋白集合的序列同源性較低且功能多樣時(shí)，相比于傳統的基于氨基酸一級序列的聚類(lèi)方法，通過(guò)AI輔助的蛋白質(zhì)結構聚類(lèi)能夠得到更準確的結果。因此，該方法能為蛋白質(zhì)功能分析和挖掘提供一個(gè)高效、可靠的新策略。

　　研究人員基于進(jìn)一步蛋白質(zhì)結構聚類(lèi)的結果，鑒定到全新的45個(gè)單鏈胞嘧啶脫氨酶（Sdd）和13個(gè)雙鏈胞嘧啶脫氨酶（Ddd），開(kāi)發(fā)了一系列新型堿基編輯系統，并在動(dòng)、植物細胞中進(jìn)行了測試。結果表明，這一新型堿基編輯系統具有更高的編輯活性和編輯效率，突破了現有脫氨酶的應用瓶頸，展現出新型堿基編輯系統在醫學(xué)和農業(yè)方面廣泛的應用前景。

　　有評論認為，研究組創(chuàng )新性地運用AI輔助的大規模蛋白結構預測，建立起全新的基于三級結構的高通量蛋白聚類(lèi)方法，實(shí)現了脫氨酶功能結構的深入挖掘，鑒定到完全區別于已知脫氨工具酶的全新底盤(pán)元件，并開(kāi)發(fā)了一系列具有我國自主知識產(chǎn)權的新型堿基編輯工具，為蛋白功能分析、新功能元件挖掘提供了全新策略。（記者 齊芳）