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近日，中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所科研團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地運(yùn)用AI輔助的大規(guī)模蛋白結(jié)構(gòu)預(yù)測，建立起全新的基于三級結(jié)構(gòu)的高通量蛋白聚類方法，成功開發(fā)了一系列具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的新型堿基編輯工具。新研發(fā)的堿基編輯系統(tǒng)是具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的精準(zhǔn)基因編輯技術(shù)，對我國生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者。通過對蛋白質(zhì)進(jìn)行功能聚類，是理解其參與的生理過程、設(shè)計(jì)新型蛋白質(zhì)等的重要手段。蛋白質(zhì)功能由其三維空間結(jié)構(gòu)所決定，開發(fā)基于三維結(jié)構(gòu)的高通量蛋白質(zhì)聚類方法，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。

堿基編輯系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)單核苷酸精度的DNA或RNA精準(zhǔn)編輯，是基因功能研究、疾病治療、生物育種的變革性技術(shù)。研究人員創(chuàng)新性地開展了基于三維結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)多重比對與聚類，成功將潛在的脫氨酶劃分為20個(gè)不同的分支。研究表明，當(dāng)?shù)鞍准系男蛄型葱暂^低且功能多樣時(shí)，相比于傳統(tǒng)的基于氨基酸一級序列的聚類方法，通過AI輔助的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)聚類能夠得到更準(zhǔn)確的結(jié)果。因此，該方法為蛋白質(zhì)功能分析和挖掘提供了一個(gè)高效、可靠的新策略。

研究人員基于上述進(jìn)一步聚類的結(jié)果，全新鑒定到45個(gè)單鏈胞嘧啶脫氨酶和13個(gè)雙鏈胞嘧啶脫氨酶，開發(fā)了一系列新型堿基編輯系統(tǒng)，并在小鼠、大豆等動(dòng)植物細(xì)胞中進(jìn)行了測試。研究突破了現(xiàn)有脫氨酶的應(yīng)用瓶頸，展現(xiàn)出新型堿基編輯系統(tǒng)在醫(yī)學(xué)和農(nóng)業(yè)方面廣泛的應(yīng)用前景。研究成果于6月27日23時(shí)在國際學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》發(fā)表。

圖：基于AI輔助的蛋白結(jié)構(gòu)聚類挖掘脫氨酶并開發(fā)具有新特性的堿基編輯系統(tǒng)。

（總臺央視記者 帥俊全 褚爾嘉）