單堿基突變、基因插入等需要通過同源重組修復的方式進行的CRISPR-Cas9基因編輯的整體效率還是需要進一步提升的。農(nóng)桿菌產(chǎn)生的各種Vir蛋白是幫助T-DNA轉(zhuǎn)入宿主細胞的關(guān)鍵。其中,VirD2蛋白能夠結(jié)合到Ti質(zhì)粒上,剪切LB和RB序列,形成T-DNA分子,并與T-strands的5段共價連接,形成單鏈DNA-蛋白復合體。同時,VirD2和VirE2的核定位信號會引領(lǐng)T-strands進入植物細胞核。因此,聯(lián)合使用Cas9和VirD2蛋白能夠增加靶標位點處的模板分子數(shù)量。
最近,沙特阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學的研究人員將Cas9和農(nóng)桿菌中的VirD2蛋白融合。Cas9用來鎖定靶點并產(chǎn)生雙鏈斷裂,VirD2在斷裂點附近帶來修復模板以完成同源修復。研究者應用該Cas9-VirD2融合蛋白成功對水稻OsALS基因進行了編輯,獲得了除草劑抗性水稻;對OsCCD7基因進行了編輯,改良了水稻株型。此外,還將HA抗原表位精準插入到組蛋白去乙酰化酶基因OsHDT位置,并與HDT融合表達。因此,Cas9-VirD2編輯系統(tǒng)能夠帶來高效的同源重組修復方式的基因編輯。