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华南农大刘耀光院士团队开发碱基编辑靶点设计工具——BEtarget

来源:生物世界 2022-08-05 13:36

BEtarget 的结果页面提供了一个交互式的可视化图表,图中显示了靶标基因的结构,鼠标点击相应的外显子可展示在该外显子所有的候选靶点。

基于 CRISPR-Cas 系统开发的胞嘧啶碱基编辑器(CBEs)和腺嘌呤碱基编辑器(ABEs)可以在不产生 DNA 双链断裂和不需要供体模板的条件下,分别产生 C-T(G-A)或 A-G(T-C)的碱基替换,是基因功能研究和遗传改良的有效工具。例如,利用碱基编辑技术在基因编码区实现氨基酸的替换,对基因进行人工定向进化,或引入终止密码子进行基因失活等。

 

刘耀光院士与祝钦泷研究员团队前期开发了高效、广靶向的 PhieCBEs 和 PhieABEs 编辑系统。然而,利用碱基编辑技术实现碱基替换,在设计编辑靶点时需要考虑编辑窗口、脱靶效应和替换导致的氨基酸变化等因素。

 

近日,华南农业大学生命科学学院、亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室刘耀光院士/谢先荣副研究员团队在 Computational and Structural Biotechnology Journal 期刊发表了题为:BEtarget: A versatile web-based tool to design guide RNAs for base editing in plants 的研究论文。

 

该研究开发了一款帮助研究人员选择用于碱基编辑靶点的在线工具——BEtarget(http://skl.scau.edu.cn/betarget/),并整合到团队开发的基因编辑设计与综合分析工具系统——CRISPR-GE(http://skl.scau.edu.cn/)。

 

 

在BEtarget的提交页面,用户通过设定编辑系统类型、编辑窗口,选择参考基因组,对输入的靶标基因或序列进行靶点搜索。BEtarget支持用户输入3种类型的靶标序列:

 

1)目的基因基因组序列和对应的完整CDS;

2)目的基因的部分序列;

3)参考基因组中相应的基因号。

如果输入的是基因的部分序列,程序会通过比对自动提取参考基因组对应的完整基因序列。在“提交”按钮下方,用户可以选择是否检查基因结构或选择待编辑的特定转录本,若勾选该选项,程序会先跳转到检查页面,进行基因结构的查看或修改等。

BEtarget 的结果页面提供了一个交互式的可视化图表,图中显示了靶标基因的结构,鼠标点击相应的外显子可展示在该外显子所有的候选靶点。表格中列出了基因编码区内所有候选靶点的信息,包括靶点在基因上的位置、GC 含量、潜在脱靶值和位点、编辑窗口内的碱基变化及对应的氨基酸变化等。用户也可以选择仅展示碱基编辑后可能产生终止密码子的候选靶点,用以利用碱基编辑进行基因失活。

另外,为了方便研究人员快速提取基因的基因组序列(包括启动子)和编码序列,团队还开发了一款名为 GeneCat 的小工具(http://skl.scau.edu.cn/genecat/,或通过CRISPR-GE进入),用户只需要指定参考基因组,输入部分序列或基因号,即可获得对应的基因结构视图和完整序列。

刘耀光院士团队在植物基因编辑领域开发了一系列实用的编辑载体系统和一站式分析服务的工具平台 CRISPR-GE。该平台目前涵盖了基因编辑靶点设计(targetDesign)、基于 MMEJ 片段删除的靶点设计(MMEJ-KO)、脱靶分析(offTarget)、引物设计(primerDesign)和靶点突变测序解码分析(DSDecode),以及序列下载(seqDownload、GeneCat)等一系列联动工具。

此次碱基编辑靶点设计工具 BEtarget 的加入,进一步丰富了 CRISPR-GE 的功能,能够更好地服务于科研工作者使用基因编辑技术。

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