Development of an ultra-efficient prime editing system in tomato.
Nat Commun · 2026 · 17:95 · PMID 41526382 · 등급6 세포·모델 세포실험 · 농업과 정책 > GM 작물
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프라임 에디팅(PE)은 공여 DNA나 이중 가닥 절단 없이 정밀한 게놈 변형을 가능하게 하지만, 쌍떡잎식물에의 적용은 낮은 효율성, 유전자좌 의존성 및 낮은 유전성으로 인해 어려움을 겪어왔다. 본 연구에서는 진화된 PE6 변이체(PE6c 및 PE6ec), 변형된 pegRNA(aepegRNA), RNA 샤페론 및 게미니바이러스 복제체를 통합하여 쌍떡잎식물을 위한 초고효율 프라임 에디팅(UtPE) 시스템을 개발하였다. UtPE는 토마토에서 편집 성능을 현저히 향상시켰으며, UtPEv1은 단순 편집(비구조화된 RTTs)에 탁월했고 UtPEv3는 복잡한 표적(구조화된 RTTs 또는 다중 뉴클레오타이드 변화)에 효과적이었다. PE2max 기반 도구와 비교하여, UtPE는 원하는 편집 효율을 3.39배에서 8.89배까지 증가시켰고, 이전에 접근 불가능했던 부위에서의 편집을 가능하게 했으며, 캘러스에서 평균 16.0%의 원하는 편집 효율을 달성하였고, 최대 87.5%의 T0 식물에서 고빈도의 원하는 편집을 생성하였다. 또한, 최대 세 개의 유전자좌에 대한 다중 편집 및 안정적인 T1 유전이 달성되어, 비관절식 꽃자루와 글리포세이트 저항성과 같은 형질을 가지면서도 표적 외 효과를 최소화하였다.ORIGINAL ABSTRACT
Prime editing (PE) enables precise genome modifications without donor DNA or double-strand breaks, but its application in dicot plants has faced challenges due to low efficiency, locus dependence, and poor heritability. Here, we develop an ultra-efficient prime editing (UtPE) system for dicots by integrating evolved PE6 variants (PE6c and PE6ec), an altered pegRNA (aepegRNA), an RNA chaperone, and a geminiviral replicon. UtPE significantly improves editing performance in tomatoes, with UtPEv1 excelling in simple edits (unstructured RTTs) and UtPEv3 effective for complex targets (structured RTTs or multiple nucleotide changes). Compared to a PE2max-based tool, UtPE increases desired editing efficiency by 3.39 to 8.89-fold, enables editing at previous inaccessible sites, achieves an average of 16.0% desired editing efficiency in calli, and produces high-frequency desired edits in up to 87.5% of T0 plants. Multiplexed editing at up to three loci and stable T1 inheritance are also achieved, resulting in traits such as jointless pedicels and glyphosate resistance, while minimizing off-target effects.| 저자 | Van Vu, T.; Thi Nguyen, N.; Kim, J.; Hoai Nguyen, T.; Kim, J. Y. |
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| 저널 | Nature communications |
| 권·호·쪽 | 17(1), 95 |
| PMID | 41526382 |
| DOI | 10.1016/j.jplph.2022.153859 |
| MeSH | Solanum lycopersicum; Plants, Genetically Modified; Genome, Plant; CRISPR-Cas Systems; RNA Editing; Gene Editing |