[发明专利]一种植物RNA修饰和编辑的系统及方法

说明书

本发明公开了一种植物RNA修饰和编辑的系统及方法，使用具有甲基转移酶的重组核酸酶dCas13a‑RsmB与dPspCas13b‑RsmB和具有腺嘌呤脱氨酶活性的重组核酸酶dPspCas13b‑hADAR(E488Q/T375G)对RNA进行胞嘧啶C甲基化修饰和腺嘌呤A到次黄嘌呤I的特异性转换，具有高效性和特异性等特点，是一种高效快速的RNA修饰和编辑系统。

技术领域

本发明涉及基因工程技术领域，尤其涉及一种植物RNA修饰和编辑的系统及方法，具体涉及使用具有甲基转移酶的重组核酸酶dCas13a-RsmB与dPspCas13b-RsmB和具有腺嘌呤脱氨酶活性的重组核酸酶dPspCas13b-hADAR(E488Q/T375G)对RNA进行胞嘧啶C甲基化修饰和腺嘌呤A到次黄嘌呤I的特异性转换。

背景技术

在遗传学的研究过程中基因编辑工具的作用是非常重要的，近几年发现的CRISPR基因编辑技术以其特异性强、靶向性好、适用性广等特点成为广大科研工作者研究和开发的热点。利用CRISPR系统对基因组DNA进行敲除进而研究基因功能的方法是非常便利和高效的。CRISPR系统不仅能进行基因组DNA的敲除还可以通过融合突变的Cas蛋白序列与有催化功能的蛋白实现各种靶向基因编辑操作，如融合脱氨酶实现A-I和C-U的定点编辑。

以上多种编辑修饰方式都是在DNA水平上进行的，而RNA作为重要的遗传信息传递介质对其的研究一直受到很大的限制，直到张峰在2016年发现沙氏纤毛菌(Leptotrichiashahii)中存在一种新型的CRISPR效应蛋白Cas13a(C2c2)。Cas13a具有RNA介导的RNA酶活性，这一发现为在RNA水平改变遗传信息提供了一种新的工具Abudayyeh,O.O.,J.S.Gootenberg,S.Konermann,J.Joung,I.M.Slaymaker,D.B.Cox,S.Shmakov,K.S.Makarova,E.Semenova,L.Minakhin,K.Severinov,A.Regev,E.S.Lander,E.V.Kooninand F.Zhang(2016).C2c2is a single-component programmable RNA-guided RNA-targeting CRISPR effector.Science.)。2017年张峰教授又发现了PspCas13b，PspCas13b是一种比Cas13a更稳定更高效的核酸酶。PspCas13b不仅能进行RNA的切割还可以通过dPspCas13b(失活的PspCas13b)与不同功能的蛋白融合，实现各种靶向RNA的编辑，如通过融合hADAR在动物细胞中在RNA水平上实现A-I的定点编辑。但是目前该RNA编辑系统仅用于动物细胞中，其在植物系统中的RNA定点编辑效果还不知道。

在植物体中RNA作为重要的遗传物质，截至目前已有100余种不同的化学修饰形式被发现。RNA甲基化(RNA methylation)作为表观遗传学研究的重要内容之一，是指发生在RNA分子上不同位置的甲基化修饰现象，6-甲基腺嘌呤(N6-methyladenosine，m6A)和5-甲基胞嘧啶(C5-methylcytidine，m5C)是真核生物中最常见的两种RNA转录后修饰。RNA甲基化在调控基因表达、编辑、稳定性及降解等方面扮演重要角色。相对于DNA甲基化，RNA甲基化更加复杂，种类繁多，且普遍存在于各种高级生物中。迄今为止，还没有能够人为靶向修饰RNA的系统。

因此，本领域急需一种高效快速的RNA编辑修饰系统。

发明内容

鉴于上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提出一种植物RNA修饰和编辑的系统及方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种植物RNA修饰和编辑的系统，包括靶向RNA的具有RNA修饰和编辑功能的重组核酸酶及其靶向RNA的gRNA。