利用胞嘧啶碱基编辑器高效制备奶牛BLG基因敲除胚胎的研究

丁修虎, 丁强, 王悦, 夏淑雯, 赵芳, 陈坤琳, 吴家顺, 何南, 仲跻峰, 王慧利, 李惠侠

南京农业大学学报 ›› 2024, Vol. 47 ›› Issue (06) : 1159-1167.

利用胞嘧啶碱基编辑器高效制备奶牛BLG基因敲除胚胎的研究

  • 丁修虎, 丁强, 王悦, 夏淑雯, 赵芳, 陈坤琳, 吴家顺, 何南, 仲跻峰, 王慧利, 李惠侠
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摘要

[目的]β-乳球蛋白是由BLG基因编码的蛋白质,是牛乳中主要的过敏原。本试验旨在使用优化后的单碱基编辑器(CBE)YE1-BE3-FNLS和YE1-AncBE4max对牛胚胎BLG基因进行单碱基编辑,同时对2种单碱基编辑器在牛胚胎BLG基因敲除效果进行评价。[方法]在奶牛的BLG基因的第一外显子上设计sgRNA序列,通过胞嘧啶碱基编辑器将BLG基因第21位密码子CAG突变为TAG,实现c*.61C>T(p.Q21*)的转变,获得终止密码子,使蛋白质翻译提前终止,达到基因敲除的目的。通过体外转录获得sgRNA以及YE1-BE3-FNLS和YE1-AncBE4max的mRNA,显微注射到奶牛胚胎中,收集囊胚,分别检测20枚YE1-BE3-FNLS编辑囊胚和24枚YE1-AncBE4max编辑囊胚,进行胚胎基因组PCR扩增,扩增BLG基因目标序列并进行测序验证编辑效率。根据sgRNA的序列,全基因组选择错配碱基最少的5个潜在脱靶位点进行脱靶检测。[结果]囊胚靶向编辑效率检测结果表明,YE1-AncBE4max对牛胚胎BLG基因的靶向编辑效率为83.3%(20/24)高于YE1-BE3-FNLS的靶向编辑效率60%(12/20),而前者存在较大的编辑窗口(C1-C9),可对sgRNA序列上的多个胞嘧啶进行编辑,后者具有较小的编辑窗口C2-C4;另外,YE1-BE3-FNLS具有较高的靶位点双链编辑效率35%(7/20),而YE1-AncBE4max只有2枚编辑胚胎发生双链编辑,纯合编辑率较低;2种单碱基编辑器制备的编辑胚胎均未出现插入缺失和脱靶效应。[结论]本文使用的2种胞嘧啶碱基编辑器均能高效制备奶牛BLG基因编辑胚胎,为进一步获得BLG基因单碱基敲除奶牛储备技术方法。

关键词

单碱基编辑 / 奶牛 / BLG基因 / 胚胎

中图分类号

S823.2

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丁修虎, 丁强, 王悦, 夏淑雯, 赵芳, 陈坤琳, 吴家顺, 何南, 仲跻峰, 王慧利, 李惠侠. 利用胞嘧啶碱基编辑器高效制备奶牛BLG基因敲除胚胎的研究. 南京农业大学学报. 2024, 47(06): 1159-1167

基金

江苏省重点研发项目(BE2021372); 江苏省农业科学院探索性颠覆性创新计划项目[ZX(21)1214]

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