RNA编辑是一种转录后加工的方式,主要包括尿嘧啶的插入或删除以及单碱基的替换。其中,单碱基的替换主要包括胞嘧啶到尿嘧啶的转换以及腺嘌呤脱氨基生成黄素腺嘌呤的过程。在开花植物中,细胞器内发生的RNA编辑主要是指转录本上的胞嘧啶被编辑后生成尿嘧啶这一反应。细胞器中编辑效率的下降或丢失对于植物本身的生长发育有着重要影响,有的位点上的编辑缺失甚至具有植株致死效应。基因编辑技术近年来发展迅速,在多个物种的基因组修饰上取得成功,并获得了具有理想表型的生物体。序列特异性核酸酶系统(SSN)包括锌指核酸酶系统(ZFNs)、转录激活子样效应子核酸酶系统(TALENs)和CRISPR/Cas9系统,主要由DNA结合序列和核酸酶序列构成。基因编辑工具通过对DNA结合序列进行改造来转变其结合特异性,在目标位点产生双链断裂(DSBs)并引发DNA修复来完成基因组修饰。与这些系统类似,DYW型PPR蛋白也具有N端核酸结合序列和C端脱氨酶,并且可以通过改造结合序列来实现靶位点的转换,可以用于实现RNA链上胞嘧啶的脱氨反应。本研究主要是从水稻中筛选出具有脱氨酶活性的DYW蛋白,并进行新型RNA编辑工具的开发。由于最终在烟草中顺时表达该编辑系统,所以选择烟草线粒体基因atp1作为编辑靶位点。以atp1基因上第724个胞嘧啶上游-15bp--5bp这一段序列设计了PPR结合基序和RNA探针,并在体外通过REMSA实验验证了artificial PPR蛋白与RNA探针的结合活性。亚细胞定位结果显示artificial PPR蛋白泛定位于细胞中,而烟草细胞核atp1基因上也具有该PPR蛋白的特异性结合序列。在artificial PPR的5’端加上一段线粒体导肽后,该蛋白能够定位于线粒体。数据分析显示,水稻中存在105个脱氨酶候选DYW蛋白,选取了其中6个DYW蛋白用于编辑系统构建。重组载体HBT-MTS-aPRR-DYW转化烟草原生质体并表达后发现,6个编辑系统均未在相应的胞嘧啶位点上产生C-U编辑活动。由于RNA编辑系统的构建尚未有过报道,在构建该系统时涉及到artificial PPR蛋白与外源DYW结构域的直接连接,是否会影响到编辑酶活性还不得而知。有关水稻中胞嘧啶脱氨酶的筛选工作以及RNA编辑系统的开发还需要进一步研究。