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近日，中国科学院遗传与发育生物学研究所科研团队创新性地运用AI辅助的大规模蛋白结构预测，建立起全新的基于三级结构的高通量蛋白聚类方法，成功开发了一系列具有我国自主知识产权的新型碱基编辑工具。新研发的碱基编辑系统是具有我国自主知识产权的精准基因编辑技术，对我国生物技术产业的发展具有重要意义。

蛋白质是生命活动的主要承担者。通过对蛋白质进行功能聚类，是理解其参与的生理过程、设计新型蛋白质等的重要手段。蛋白质功能由其三维空间结构所决定，开发基于三维结构的高通量蛋白质聚类方法，将为蛋白质功能研究提供更直接、可靠的手段，并推动未知蛋白质的功能挖掘。

碱基编辑系统可以实现单核苷酸精度的DNA或RNA精准编辑，是基因功能研究、疾病治疗、生物育种的变革性技术。研究人员创新性地开展了基于三维结构的蛋白质多重比对与聚类，成功将潜在的脱氨酶划分为20个不同的分支。研究表明，当蛋白集合的序列同源性较低且功能多样时，相比于传统的基于氨基酸一级序列的聚类方法，通过AI辅助的蛋白质结构聚类能够得到更准确的结果。因此，该方法为蛋白质功能分析和挖掘提供了一个高效、可靠的新策略。

研究人员基于上述进一步聚类的结果，全新鉴定到45个单链胞嘧啶脱氨酶和13个双链胞嘧啶脱氨酶，开发了一系列新型碱基编辑系统，并在小鼠、大豆等动植物细胞中进行了测试。研究突破了现有脱氨酶的应用瓶颈，展现出新型碱基编辑系统在医学和农业方面广泛的应用前景。研究成果于6月27日23时在国际学术期刊《细胞》发表。

图：基于AI辅助的蛋白结构聚类挖掘脱氨酶并开发具有新特性的碱基编辑系统。