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近日，中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所科研團隊創(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，成功開發(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。新研發(fā)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，對我國生物技術產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

蛋白質是生命活動的主要承擔者。通過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。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。

堿基編輯系統(tǒng)可以實現(xiàn)單核苷酸精度的DNA或RNA精準編輯，是基因功能研究、疾病治療、生物育種的變革性技術。研究人員創(chuàng)新性地開展了基于三維結構的蛋白質多重比對與聚類，成功將潛在的脫氨酶劃分為20個不同的分支。研究表明，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，該方法為蛋白質功能分析和挖掘提供了一個高效、可靠的新策略。

研究人員基于上述進一步聚類的結果，全新鑒定到45個單鏈胞嘧啶脫氨酶和13個雙鏈胞嘧啶脫氨酶，開發(fā)了一系列新型堿基編輯系統(tǒng)，并在小鼠、大豆等動植物細胞中進行了測試。研究突破了現(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。研究成果于6月27日23時在國際學術期刊《細胞》發(fā)表。

（總臺央視記者 帥俊全 褚爾嘉）