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A flanking-nicks prime editor (FLICK-PE) system to boost prime editing in dicots.
Nat Commun · 2025 · 17:337 · PMID 41345100 · 등급5 동물·현장 동물실험 · 물질과 작용기전 > EPSPS·시킴산 경로 · 식물
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프라임 에디팅(PE)은 포유류 세포와 단자엽 주요 작물에 정밀한 게놈 변형을 가능하게 하지만, 쌍떡잎식물에서는 상대적으로 어려움이 있다. 본 연구에서 우리는 콩과 담배의 편집 효율을 높이는 플랭킹-닉스 프라임 에디터(FLICK-PE) 시스템을 개발하였다. 우리는 닉킹 sgRNA를 추가하여 PE 최적화를 수행하는 것이 콩에서 의도된 편집 효율을 극적으로 향상시킬 수 있음을 보여주었다. 이 관찰에 영감을 받아, 우리는 표적 부위를 둘러싼 두 쌍의 닉스를 부여하기 위한 FLICK-PE 전략을 설계하였다. 콩에서 FLICK-PE는 PE2 대비 평균 15.7배, 그리고 PE3 대비 2.2배 증가한 의도된 편집 효율을 달성하였다. FLICK-PE를 사용하여, 우리는 EPSPS1a에 TAP-IVS 돌연변이를 도입함으로써 콩의 글리포세이트 저항성을 효율적으로 공학화하였으며, 이는 세 개의 아미노산 치환과 21.1%의 의도된 편집 효율을 달성하였다. 이 접근법은 현장 시험에서 강력한 글리포세이트 내성과 최소한의 생육 저해를 보이는 안정적인 편집 콩 품종을 산출하였다. FLICK-PE는 또한 담배에서도 효능을 입증하여, 농업적으로 중요한 작물에 대한 신속하고 정밀한 육종을 위한 광범위한 적용 가능성과 다용성을 강조하였다.
ORIGINAL ABSTRACT
Prime editing (PE) enables precise genome modifications to mammalian cells and monocot staple crops, but remains relatively challenging in dicot plants. Here, we develop a Flanking-Nicks Prime Editor (FLICK-PE) system that boosts editing efficiency in soybean and tobacco. We show that optimization for PE by adding a nicking sgRNA could dramatically enhance intended-editing efficiency in soybean. Inspired by this observation, we design a FLICK-PE strategy to confer a pair of nicks flanking the target site. In soybean, FLICK-PE achieves on average a 15.7-fold increase in intended-editing efficiency compared to PE2, and a 2.2-fold increase compared to PE3. Using FLICK-PE, we efficiently engineer glyphosate resistance in soybean by introducing TAP-IVS mutations in EPSPS1a, achieving three amino-acid substitutions and an intended editing efficiency of 21.1%. This approach yields stable edited soybean varieties with vigorous glyphosate tolerance and minimal growth penalties in a field trial. FLICK-PE also demonstrates efficacy in tobacco, underscoring its broad applicability and versatility for rapid, precision breeding in agriculturally vital crops.
저자Bai, M.; Zhang, J.; Lin, W.; Zhou, Y.; Jiang, M.; Wu, H.; Peng, C.; Lin, J.; He, F.; Kuang, H.; Guan, Y.
저널Nature communications
권·호·쪽17(1), 337
PMID41345100
DOI10.1038/s41467-025-67046-3
MeSHGene Editing; Glycine max; Nicotiana; Plants, Genetically Modified; Glyphosate; Glycine; CRISPR-Cas Systems; Herbicide Resistance; 3-Phosphoshikimate 1-Carboxyvinyltransferase; RNA, Guide, CRISPR-Cas Systems; Genome, Plant
APA 7판
Bai, M., Zhang, J., Lin, W., Zhou, Y., Jiang, M., Wu, H., Peng, C., Lin, J., He, F., Kuang, H., & Guan, Y. (2025). A flanking-nicks prime editor (FLICK-PE) system to boost prime editing in dicots. Nat Commun, 17(1), 337. https://doi.org/10.1038/s41467-025-67046-3
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