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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育生物學研究所高彩霞研究組研發出一系列新的堿基編輯系統，是具有我國自主知識產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業競爭中處于有利地位。相關研究成果27日在線發表于國際學術期刊《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。”
“現有的堿基編輯系統在蛋白質研究上有很多局限，而且底層專利由國外持有。”高彩霞說，“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權的新型脫氨酶，以開發適用于不同應用場景的新型堿基編輯工具。”
研究中，科研人員發現當蛋白集合的序列同源性較低且功能多樣時，相比于傳統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），開發了一系列新型堿基編輯系統，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和農業方面廣泛的應用前景。
有評論認為，研究組創新性地運用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方法，實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元件，并開發了一系列具有我國自主知識產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。
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