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细菌间 DNA 脱氨酶毒素直接诱变幸存的目标种群
摘要 当细菌细胞接触时，通常会通过毒素传递介导拮抗作用。此类接触对受体细胞产生长期有益影响的可能性尚未得到研究。在这里，我们研究了 DddA 中毒的影响，DddA 是一种胞嘧啶脱氨酶，通过伯克霍尔德菌的 VI 型分泌系统 (T6SS) 传递。尽管 DddA 具有杀灭潜力，但我们观察到几种细菌对 DddA 有抵抗力，反而会积累突变。这些突变可导致获得抗生素耐药性，这表明即使在没有杀灭的情况下，细菌间拮抗作用也会对目标群体产生深远影响。对脱氨酶超家族中其他毒素的研究表明，诱变活性是这些蛋白质的共同特征，包括我们展示的代表性毒素，它以单链 DNA 为目标，并显示出明显不同的结构。我们的研究结果表明，细菌间拮抗相互作用的一个令人惊讶的结果可能是通过直接诱变毒素的作用促进适应。
使用切口酶进行选择性线粒体 DNA 碱基编辑
线粒体内膜的物理和化学特性对常用于核基因组碱基编辑的CRISPR系统提出了挑战，因为其向导RNA不能轻易进入线粒体来编辑线粒体DNA（mtDNA）1。此外，之前鉴定的DNA脱氨酶主要针对单链DNA（ssDNA），这限制了它们在线粒体DNA碱基编辑器的开发中的应用。然而，可以修饰双链DNA（dsDNA）中胞嘧啶的DddA脱氨酶的发现，使得开发线粒体DNA碱基编辑器成为可能，例如DddA衍生的胞嘧啶碱基编辑器（DdCBE）和转录激活因子样效应物（TALE）连接的脱氨酶（TALED）2,3。这些工具依赖于 DddA，但受到其序列偏好以及通过与转录抑制因子 CTCF 4 相互作用对核基因组产生脱靶效应的风险的限制。此外，DdCBE 和 TALED 会编辑目标序列的两条链 2 , 3 ，从而导致不准确。这些限制阻碍了这些工具在研究和治疗由线粒体DNA突变引起的疾病中的应用。
数字和数据战略 - 最终内部审计报告
路线图报告包括对风险和不确定性的考虑，包括财务风险、技术债务（不更新信息系统和设备的累积成本）以及对外部合作伙伴的依赖。DDDA 还跟踪数字计划的风险。企业风险登记册包括数据孤岛风险以及因此导致组织使用数据能力丧失的风险。我们还注意到，个别计划包括已识别的风险。然而，没有单独的数字风险登记册，企业风险登记册中也没有明确的风险来清楚地阐明与战略实施相关的风险。
![arxiv：2405.14411v2 [CS.AI] 4 Sep 2024](/simg/g:\will\search\icon\source\1\1115abfe48fe64291ecf101f45f411d67ec51b4b.webp)
arxiv：2405.14411v2 [CS.AI] 4 Sep 2024
动态数据驱动的数字双胞胎（DDTS）利用基于DDDAS的物理系统及其虚拟对应物之间的基于DDDAS的信息 - 亲生反馈循环，从而利用物理系统的实时数据来改善系统模型，重新配置仪器管道，并优化底层系统。由于DDDA的复杂性和跨学科性质，了解决策背后的推理需要大量的技术和特定领域的知识。此外，决策通常由包含传感器读数和测量值的格式表示，这些格式难以解析。这些挑战在智能系统的智能DDT的背景下加剧了，DDTS可以利用其认知能力自主做出决定[20]。在这种情况下，解释性成为关键特性，使最终用户可以理解，从而信任DDT的自主决定。
引文 Qiu J, Wu H, Xie Q, Zhou Y, Gao Y, Liu J, Jiang X, Suo L 和 Kuang Y (2024), 利用 D 介导的精确线粒体 DNA 碱基编辑
社会。最重要的是，迄今为止，针对这一系列致残或限制生命的疾病，获得许可的治疗方法极其有限（Chinnery，2015；Viscomi 等人，2023）。线粒体疾病的治疗方法包括对症治疗以改善生活质量或延长寿命，以及基因治疗以减少异质体并治愈细胞生化缺陷。对症治疗包括操纵线粒体的细胞含量、通过雷帕霉素诱导线粒体周转、恢复 NAD + 水平、调节活性氧的产生和氧化应激等（Russell 等人，2020）。基因治疗包括直接编辑线粒体基因组、基因替代疗法（Silva-Pinheiro 等，2020；Ling 等，2021）和线粒体移植疗法（Green field 等，2017）。基因编辑技术作为一种潜在的治疗选择，在过去十年中已在核遗传疾病的治疗中得到广泛研究（Sharma 等，2015；Nelson 等，2016；De Ravin 等，2017；Zheng 等，2022），越来越多的临床试验正在进行中（Arabi 等，2022）。然而，由于缺乏有效的工具来操纵 mtDNA（ Silva-Pinheiro 和 Minczuk，2022 年），其在由 mtDNA 突变引起的线粒体疾病中的意义受到阻碍，除非通过锌指融合（ Minczuk et al., 2008; Gammage et al., 2014; Gammage et al., 2016a; Gammage et al., 2016b; Gammage et al., 2018b ）或 TALE 融合的 fokI 核酸酶（ Bacman et al., 2013; Reddy et al., 2015; Bacman et al., 2018; Pereira et al., 2018; Yang et al., 2019）或 TALE 融合的 fokI 核酸酶（ Bacman et al., 2013; Reddy et al., 2015; Bacman et al., 2018; Pereira et al., 2018; Yang et al., 2019）切割和消除有害的 mtDNA 拷贝。线粒体DNA碱基编辑技术目前已发展成为生物技术中最常用的编辑技术之一（Pereira et al., 2018），以及基于TALE系统的单体酶（Pereira et al., 2018）。近年来，基于TALE的线粒体DNA碱基编辑工具陆续被引入，第一种是DddA衍生的胞嘧啶碱基编辑器（DdCBE）（Mok et al., 2020），它为按预期操纵线粒体DNA打开了大门。DddA系统来源于伯克霍尔德菌，DdCBE由两半无毒的TALE融合分裂DddA（DddA-N和DddA-C）组成，通过将这两半分裂的DddA重新组装成功能性脱氨酶，催化间隔区域内的胞嘧啶脱氨。目前，DdCBE 已成功应用于植物 (Kang et al., 2021)、哺乳动物细胞 (Mok et al., 2020)、斑马鱼 (Guo et al., 2021)、小鼠 (Lee et al., 2021; Lee et al., 2022a; Guo et al., 2022)、大鼠 (Qi et al., 2021) 甚至人类生殖细胞 (Wei et al., 2022a; Chen et al., 2022) 的线粒体 DNA 编辑。在我们的实验室中，它还已成功用于小鼠早期卵泡阶段的有效生殖系线粒体 DNA 编辑（已提交数据）。不幸的是，它在挽救线粒体疾病方面的应用极其罕见，无论是用于治疗研究（Silva-Pinheiro 等人，2022 年）还是用于临床试验（Chen 和 Yu-Wai-Man，2022 )。众所周知，潜在基因编辑结果的可预测性对于基因编辑技术在临床上用于基因治疗至关重要。为此，已经进行了大量的工作来了解CRISPR系统在核基因组编辑中对不同靶标的编辑规则，并且已经证明对于每个被CRISPR/Cas9编辑的原型间隔物来说，其结果是完全可预测的（van Overbeek et al., 2016 ; Shen et al., 2018 ; Shou et al., 2018 ; Allen et al., 2019 ; Chakrabarti et al., 2019 ; Chen et al., 2019 ; Long, 2019 ; Shi et al., 2019 ），这使我们能够提前知道每种策略在临床上应用的潜在结果。然而，对于线粒体基因组，由于缺乏 DNA 修复，CRISPR/Cas9 尚未参与 mtDNA 编辑
利用单体 TALE 进行广泛质体基因组编辑...
编辑质体基因组有助于了解质体基因的分子功能和设计作物所需的性状（Maliga，2022 年）。DddA 衍生的胞嘧啶碱基编辑器 (DdCBE) 能够在线粒体和质体基因组中进行 C 到 T 的编辑（Kang 等人，2021 年；Li 等人，2021 年；Mok 等人，2020 年；Nakazato 等人，2021 年）。最近，Cho 等人（2022 年）开发了 TALE 连接脱氨酶 (TALED)，可以催化人类线粒体中的 A 到 G 碱基转化。利用 DddA 毒性的发现（Cho et al ., 2022 ），我们通过探索两种胞苷脱氨酶生成了用于质体编辑的新型单体 TALE 连接的 CBE：具有宽编辑窗口的人类 APOBEC3A 变体（hA3A-Y130F）（Ren et al ., 2021 ）和基于 TadA 的改良胞苷脱氨酶（Lam et al ., 2023 ），分别生成 mTCBE 和 mTCBE-T。此外，我们还探索了一种可以同时脱氨胞嘧啶和腺嘌呤的 TadA 衍生脱氨酶（Lam et al ., 2023 ），以设计一种双碱基编辑器，名为 mTCABE-T。这些脱氨酶此前均未在植物或人类的细胞器基因组编辑中进行过研究。我们首先组装了针对三个水稻质体基因的左或右 TALE 阵列，这三个基因编码光系统 II 的核心成分（ OsPsbA ）、光系统 I （ OsPsaA ）和 30S 核糖体亚基 RNA 成分（ Os16SrRNA ）。构建了三个单体质体碱基编辑器以及 DdCBE 和 Split-TALED 对照，用于在水稻中表达（图 1a ）。我们通过靶向扩增子深度测序评估了再生水稻愈伤组织中的碱基编辑效率。令人印象深刻的是，mTCBE 诱导了高效的 C 到 T 转换，在 OsPsbA 、OsPsaA 和 Os16SrRNA 处的平均编辑频率分别为 42.3%、21.6% 和 19.4%（图 1b-d）。 DdCBE 催化 C 到 T 的转化，在这些目标位点的平均编辑效率分别为 7.8%、33.5% 和 34.2%（图 1b-d）。相比之下，mTCBE-T 的效率低于 mTCBE，C 到 T 的编辑效率为
使用 TALE-BE 进行高效的多工具/多重基因工程
TALE 碱基编辑器是最近添加到基因组编辑工具箱中的。这些分子工具是转录激活因子样效应结构域 (TALE)、分裂 DddA 脱氨酶半体和尿嘧啶糖基化酶抑制剂 (UGI) 的融合，它们具有直接编辑双链 DNA 的独特能力，将胞嘧啶 (C) 转化为胸腺嘧啶 (T)。为了剖析 TALE-BE 的编辑规则，我们将数十个靶向核基因组位点的 TALE-BE 的筛选与基于将 TALE-BE 靶位点集合精确敲入细胞基因组的中/高通量策略相结合。后一种方法使我们能够深入了解 cellulo 中的编辑规则，同时排除不同基因组位点之间的表观遗传和微环境差异等混杂因素。利用获得的知识，我们设计了靶向 CD52 的 TALE-BE，并实现了非常高的基因敲除频率（高达 80% 的表型 CD52 敲除）。我们进一步证明 TALE-BE 仅产生微不足道的插入/缺失和副产物。最后，我们将两种分子工具（TALE-BE 和 TALEN）结合起来进行多重基因组工程，产生高水平的双基因敲除（~75%），而不会在两个靶位点之间产生易位。