一种基于特征工程的植物基因编辑获取零毒素三型胶原蛋白的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于特征工程的植物基因编辑获取零毒素三型胶原蛋白的方法，包括，明确基因编辑的具体目标以及需要使用的特征；根据目标特征进行数据采集和预处理；使用CRISPR

【技术实现步骤摘要】
一种基于特征工程的植物基因编辑获取零毒素三型胶原蛋白的方法


[0001]本专利技术涉及生物工程领域，特别是一种基于特征工程的植物基因编辑获取零毒素三型胶原蛋白的方法。

技术介绍

[0002]目前，胶原蛋白是动物体内含量最多、分布最广的蛋白质，是结缔组织的主要组成成分，三型胶原蛋白是一种间质胶原，由3条α1三链组成，它是皮肤、血管等组织的主要纤维蛋白成分之一，三型胶原蛋白通常与一型胶原蛋白共生，作为一种伴生胶原蛋白，三型胶原蛋白在哺乳动物体内多以富有弹性的薄纤维层的形式与一型胶原形成纤维组织，三型胶原蛋白在人体创伤愈合、组织修复中发挥重要作用，在皮肤修复敷料中有良好的应用效果，三型胶原蛋白呈现出独特的三螺旋结构，三螺旋结构是三型胶原蛋白具有良好生物功能的关键因素，因此，从动物组织中提取三型胶原蛋白的关键，是在保证其纯度的前提下，在提取过程中保持三型胶原蛋白的结构完整性，防止其发生变性，同时，作为医用材料的三型胶原蛋白，对于纯度和安全性均有严格的要求，对胶原蛋白中含有的内毒素等成分含量也设置了严格的行业标准，因此，需要一种创新的方法来获取无毒性的三型胶原蛋白，以满足不同领域的需求，基因编辑技术，特别是CRISPR
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Cas9技术，已经成为生物学领域中一种强大的工具，可以用于有针对性地修改生物体的基因组，通过将CRISPR
‑
Cas9技术应用于植物细胞，可以实现对蛋白质基因的编辑，从而创造出无毒性的三型胶原蛋白。

技术实现思路

[0003]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0004]鉴于上述和/或现有的基于特征工程的植物基因编辑获取零毒素三型胶原蛋白的方法中存在的问题，提出了本专利技术。
[0005]因此，本专利技术所要解决的问题在于如何提供一种基于特征工程的植物基因编辑获取零毒素三型胶原蛋白的方法。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]本专利技术实施例提供了一种基于特征工程的植物基因编辑获取零毒素三型胶原蛋白的方法，其包括，明确基因编辑的具体目标以及需要使用的特征；根据目标特征进行数据采集和预处理；使用CRISPR
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Cas9技术对目标基因编辑；建立模型对基因编辑后的目标进行蛋白质分析。
[0008]作为本专利技术所述基于特征工程的植物基因编辑获取零毒素三型胶原蛋白的方法的一种优选方案，其中：所述明确基因编辑的具体目标以及需要使用的特征具体包括，从动物体内获取三型胶原蛋白的氨基酸序列，对胶原蛋白氨基酸序列进行分析，鉴定毒素相关
的区域以及其毒性相关的关键结构。
[0009]作为本专利技术所述基于特征工程的植物基因编辑获取零毒素三型胶原蛋白的方法的一种优选方案，其中：所述根据目标特征进行数据采集和预处理具体包括，获取与目标有关的植物胶原蛋白的基因序列和蛋白质序列数据，对数据进行清洗，去除噪声、缺失值，对氨基酸序列，进行多序列比对，便于进一步分析。
[0010]作为本专利技术所述基于特征工程的植物基因编辑获取零毒素三型胶原蛋白的方法的一种优选方案，其中：所述使用CRISPR
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Cas9技术对目标基因编辑具体包括，利用CRISPR
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Cas9基因编辑技术，设计针对胶原蛋白基因的编辑目标，确定要编辑的目标区域，以消除或改变与毒性相关的结构域，转化植物细胞并使用设计好的CRISPR
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Cas9编辑体系，针对胶原蛋白基因进行编辑，使编辑的细胞中使得胶原蛋白基因发生变化，消除或降低与毒性相关的结构，从编辑后的细胞中提取DNA，验证编辑是否成功，进行分子生物学和测序分析，确认编辑的结果。
[0011]作为本专利技术所述基于特征工程的植物基因编辑获取零毒素三型胶原蛋白的方法的一种优选方案，其中：所述建立模型对基因编辑后的目标进行蛋白质分析具体包括，获取已有的已知性质的蛋白质的结构、功能、序列以及与毒性相关的信息，将蛋白质数据转换为机器学习模型可用的格式，从蛋白质序列中提取有用的特征如生物信息学特征、氨基酸属性，选择最相关的特征，减少维度并提高模型效率。
[0012]作为本专利技术所述基于特征工程的植物基因编辑获取零毒素三型胶原蛋白的方法的一种优选方案，其中：所述建立模型对基因编辑后的目标进行蛋白质分析还包括，选择神经网络机器学习模型，将数据集分为训练集、验证集和测试集，用于模型训练、调优和评估，使用训练集对模型进行训练，并通过验证集来调整模型的超参数，以优化性能，使用测试集来评估模型的准确度、精确度、召回率、F1分数等，据评估结果，对模型进行调整和优化，调整模型架构、正则化、学习率；将经过编辑的蛋白质的特征提取为模型可接受的输入格式，用训练好的模型对编辑后的蛋白质进行分析预测，预测蛋白质毒性相关的特性，并根据模型预测的结果，设计实验验证蛋白质的性质和功能。
[0013]本专利技术有益效果为：本专利技术提供一种基于特征工程的植物基因编辑获取零毒素三型胶原蛋白的方法，成功地编辑了植物细胞中的三型胶原蛋白基因，消除了与毒性相关的结构域，这使得原本有潜在毒性的胶原蛋白变得无毒，为其在医学和生物材料等领域的安全应用提供了可能，创新性地实现了蛋白质的安全性改进。通过特征工程的精确设计，使得基因编辑的目标更加准确，避免了随机编辑可能引入的不确定性，使用植物细胞作为生产工具，不仅相对成本较低，而且有助于环境可持续性。通过本专利技术获得的无毒性三型胶原蛋白，可以替代传统来源的胶原蛋白，降低生产过程中的成本和环境影响。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
[0015]图1为基于特征工程的植物基因编辑获取零毒素三型胶原蛋白的方法的流程图。
具体实施方式
[0016]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术的保护的范围。
[0017]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。
[0018]其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本专利技术至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于特征工程的植物基因编辑获取零毒素三型胶原蛋白的方法，其特征在于：包括，明确基因编辑的具体目标以及需要使用的特征；根据目标特征进行数据采集和预处理；使用CRISPR
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Cas9技术对目标基因编辑；建立模型对基因编辑后的目标进行蛋白质分析。2.如权利要求1所述的基于特征工程的植物基因编辑获取零毒素三型胶原蛋白的方法，其特征在于：所述明确基因编辑的具体目标以及需要使用的特征具体包括，从动物体内获取三型胶原蛋白的氨基酸序列，对胶原蛋白氨基酸序列进行分析，鉴定毒素相关的区域以及其毒性相关的关键结构。3.如权利要求1所述的基于特征工程的植物基因编辑获取零毒素三型胶原蛋白的方法，其特征在于：所述根据目标特征进行数据采集和预处理具体包括，获取与目标有关的植物胶原蛋白的基因序列和蛋白质序列数据，对数据进行清洗，去除噪声、缺失值，对氨基酸序列，进行多序列比对，便于进一步分析。4.如权利要求1所述的基于特征工程的植物基因编辑获取零毒素三型胶原蛋白的方法，其特征在于：所述使用CRISPR
‑
Cas9技术对目标基因编辑具体包括，利用CRISPR
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Cas9基因编辑技术，设计针对胶原蛋白基因的编辑目标，确定要编辑的目标区域，以消除或改变与毒性相关的结构域，转化植物细胞并使用设计好的CRISPR
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【专利技术属性】
技术研发人员：史海明，
申请(专利权)人：水剥离上海医疗美容有限公司，
类型：发明
国别省市：