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光明日報北京6月27日電（記者齊芳）基因編輯技術是面向未來的關鍵技術之一，能否擁有自主知識產(chǎn)權的基因編輯技術，是這一領域國際競爭的核心。我國科學家在這一方向又建新功——中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所高彩霞研究組研發(fā)出一系列新的堿基編輯系統(tǒng)，是具有我國自主知識產(chǎn)權的精準基因編輯技術，有望打破堿基編輯底層專利壟斷，將幫助我國在未來的生物技術產(chǎn)業(yè)競爭中處于有利地位。相關研究成果27日在線發(fā)表于國際學術期刊《細胞》。

蛋白質是生命活動的主要承擔者，對蛋白質進行功能聚類，是理解其參與的生理過程、設計新型蛋白質等的重要手段。高彩霞介紹：“現(xiàn)有的方法主要基于氨基酸一級序列的相似性對蛋白質進行聚類分析，并以此推斷其功能和演化關系。然而，蛋白質功能由其三維空間結構所決定，開發(fā)基于三維結構的高通量蛋白質聚類方法，將為蛋白質功能研究提供更直接、可靠的手段，并推動未知蛋白質的功能挖掘。”

“現(xiàn)有的堿基編輯系統(tǒng)在蛋白質研究上有很多局限，而且底層專利由國外持有?！备卟氏颊f，“由于脫氨酶是堿基編輯系統(tǒng)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，以開發(fā)適用于不同應用場景的新型堿基編輯工具。”

研究中，科研人員發(fā)現(xiàn)當?shù)鞍准系男蛄型葱暂^低且功能多樣時，相比于傳統(tǒng)的基于氨基酸一級序列的聚類方法，通過AI輔助的蛋白質結構聚類能夠得到更準確的結果。因此，該方法能為蛋白質功能分析和挖掘提供一個高效、可靠的新策略。

研究人員基于進一步蛋白質結構聚類的結果，鑒定到全新的45個單鏈胞嘧啶脫氨酶（Sdd）和13個雙鏈胞嘧啶脫氨酶（Ddd），開發(fā)了一系列新型堿基編輯系統(tǒng)，并在動、植物細胞中進行了測試。結果表明，這一新型堿基編輯系統(tǒng)具有更高的編輯活性和編輯效率，突破了現(xiàn)有脫氨酶的應用瓶頸，展現(xiàn)出新型堿基編輯系統(tǒng)在醫(yī)學和農業(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(guī)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方法，實現(xiàn)了脫氨酶功能結構的深入挖掘，鑒定到完全區(qū)別于已知脫氨工具酶的全新底盤元件，并開發(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。