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研究人员率先使用人工智能(AI)辅助方法来发现用于碱基编辑的新型脱氨酶蛋白，通过结构预测和分类具有独特的功能。研究人员强调，一套碱基编辑器的开发将使未来能够为各种治疗或农业育种工作提供量身定制的应用，为发现和创造所需的植物遗传性状开辟了一系列应用。
一种新的、基于人工智能的方法已经被开发出来，通过结构预测和分类来发现新的脱氨酶蛋白，用于碱基编辑。该研究强调了一种仅使用胞苷脱氨酶超家族来开发一套新技术并发现新蛋白质功能的方法。
由中国科学院遗传与发育生物学研究所的 Caixia Gao博士领导的研究人员专注于植物基因组编辑，他们指出，基于人工智能辅助结构预测的一套具有独特功能的碱基编辑器的开发，极大地扩展了碱基编辑器在治疗和农业应用中的效用，为发现和创造所需的植物遗传性状开辟了一系列应用。
研究结果发表在《Cell》杂志上的一篇文章《Discovery of deaminase functions by structure-based protein clustering》中。
目前，挖掘新蛋白质的努力通常依赖于氨基酸序列，而氨基酸序列不能提供蛋白质结构信息和功能之间的可靠联系。
碱基编辑有可能通过向优质种质中引入所需的性状来彻底改变分子作物育种。几种脱氨酶的发现扩大了胞嘧啶碱基编辑的能力。尽管传统的基于序列的工作已经确定了许多用作碱基编辑器的蛋白质，但在编辑特定DNA序列或物种方面仍然存在局限性。
仅基于蛋白质工程和定向进化的规范努力有助于多样化碱基编辑特性，但挑战仍然存在。通过使用AlphaFold2预测脱氨酶蛋白家族中蛋白质的结构，研究人员根据结构相似性对脱氨酶进行聚类和分析。他们在DNA碱基编辑器的背景下鉴定了五种具有胞苷脱氨活性的新脱氨酶簇。
此外，该方法进一步重新分类了一组胞苷脱氨酶，SCP1.201，之前被认为作用于dsDNA，主要对ssDNA进行脱氨。通过随后的蛋白质分析和工程努力，他们开发了一套具有显著特征的新DNA碱基编辑器。这些脱氨酶表现出更高的效率、更少的脱靶编辑事件、在不同的首选序列基序上进行编辑以及更小的尺寸等特性。
研究人员强调，一套碱基编辑器的开发将使未来能够为各种治疗或农业育种工作量身定制应用程序。他们开发了最小的单链特异性胞嘧啶脱氨酶，使第一个有效的胞嘧啶碱基编辑器被包装在单个腺相关病毒中。
他们还从这个分支中发现了一种高效的脱氨酶，专门用于大豆植物，大豆是一种全球重要的农作物，以前表现出胞嘧啶碱基编辑器的编辑能力差。
总的来说，最近出现的蛋白质结构预测利用不断增长的基因组数据库将大大加快新的生物工程工具的发展。此外，该研究将对系统发育、宏基因组学、蛋白质工程和进化、基因组编辑和植物育种等更大的研究界产生广泛的兴趣。
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