Cell封面 | Did Liu再取新突破:不需要做实验,就能并不知道基因编辑的结果

2021-11-08 15:05:42 来源:
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尽管氘苷酸总脚本语言被广为用做目的点基因突变,但是决定氘苷酸总编辑结果的因素尚不十分清楚。

2020年7月23日,基恩量化室Did R. Liu设计团队在Cell 网络服务刊出篇名“Determinants of Base Editing Outcomes from Target Library Analysis and Machine Learning”的量化学术著作,该量化在灵长类动物细胞膜中所38,538个序列导入抗病毒上并不一定了11个甲基化和赖氨酸氘苷酸总脚本语言(CBE和ABE)的氨基酸-活性的关系,并运用于求得结果训练了BE-Hive,这是一种机器学习模型,可可靠得出结论氘苷酸总编辑基因型结果(R ≈0.9)和效叛将(R≈0.7)。

量化医务人员以≥90%的可靠度纠正了3388个与疾病相关的SNV,其中所有数675个等位基因,其“理应”氘苷酸被BE-Hive正确得出结论,因此很难总编辑。该量化断定了那时候很难得出结论的C-to-G或C-to-A总编辑的决定因素,并利用这些断定以≥90%的可靠性纠正了174个病原体性SNV的编码氨基酸。再次,该量化利用BE-Hive的深知来结构设计新颖的CBE变形体,以平衡总编辑结果。这些断定启发了氘苷酸总编辑,实现了那时候难以处理的目的的总编辑,并为最初为基础总脚本语言提供了改进的总编辑子系统。

另外,2020年7月8日,基恩量化室Did R. Liu及华盛顿大学的大学Joseph D. Mougous共同通讯在Nature 网络服务刊出篇名“A bacterial cytidine deaminase toxin enables CRISPR-free mitochondrial base editing”的量化学术著作,该量化描述了一种病原体形体间毒素,将其命名为DddA,它可以催化dsDNA中所胞苷的脱氨。该量化结构设计了无毒且无活性的split-DddA半分三子:DddA分割的一部分RNA(一氧化氮激活三子样波动三子阵列亚基)和尿嘧啶糖基化酶抑制剂的融合,转化成了无RNA的DddA衍生的甲基化氘苷酸总脚本语言(DdCBE),可催化人mtDNA中所的C?G到T?A转化,不具高抗病毒免疫和产品。该量化运用于DdCBEs建模人类细胞膜中所与疾病相关的mtDNA基因突变,从而所致呼吸速叛将和氧化一氧化氮的改变。不含CRISPR的DdCBE可以直观操纵mtDNA,而不是消除因被基因表达氘酸酶切割成而转化成的mtDNA解码,这对线粒形体疾病的量化和潜在外科手术不具广为的涵义。

2020年6月29日,基恩量化室Did Liu在Nature Biotechnology 网络服务刊出篇名“Programmable m6A modification of cellular RNAs with a Cas13-directed methyltransferase”的量化学术著作,该量化证明了不具截短的METTL3甲基转移酶RNA或者是METTL3:METTL14甲基转移酶复合物与氘定位dCas13融合形体,可以对细胞膜质RNA完成免疫m6A做成,而前者的融合亚基脱靶活性特别低。跨多个核糖形体的独立细胞膜测定法证实,这种基因表达RNA甲基化(TRM)子系统以高免疫依赖性了有效的m6A安装在内源RNA一氧化氮物中所。再次,该量化说明TRM可以诱导m6A依赖性的一氧化氮本轻元素变动和可选择性剪接。这些断定将TRM确立为用做基因表达一氧化氮组工程的方法,可以揭示单个m6A修饰的依赖性并量化其子系统依赖性。

2020年6月22日,基恩量化室Did Liu设计团队在Nature Biotechnology 网络服务刊出篇名“Genome editing with CRISPR–Cas nucleases, base editors, transposases and prime editors”的近期文章,该近期首先描述已并不一定的Cas9和Cas12氘酸酶的天然变异形体,并详细介绍不具扩大的基因表达范围内和免疫的Cas9和Cas12氘酸酶变异形体的整合。接下来,该近期争论氘苷酸总脚本语言的整合和应用,这些总脚本语言可直观安装点基因突变而无须双链DNA断裂(DSB)或供形体DNA模板。再次,该近期论述了新兴的CRISPR–Cas序列总编辑方法,有数依赖性成片段DNA中间形体的Cas转座三子和合并酶,以及主要总脚本语言,它们以转用原始DNA氨基酸的方式反之亦然将总编辑后的氨基酸复制到目的DNA核糖形体。

序列DNA中所基因表达氘苷酸的总编辑是量化和外科手术应用的一项关键子系统。单氘苷酸变形体(SNV)约占已确定致病等位基因的一半,因此有针对性的点基因突变可以促进遗传病的量化或潜在外科手术。那时候,量化医务人员整合了甲基化氘苷酸总脚本语言(CBE)和赖氨酸氘苷酸总脚本语言(ABE),它们共同实现了所有四个过渡点基因突变的基因表达(C→T,T→C,A→G ,以及G→A),并不具较高的期望转用叛将与不期望的插入和缺失(indels)比叛将。

氘苷酸总编辑的实用性启发了不具不尽相同一般来说的氘苷酸总脚本语言变形体的整合。当今,通过量化少量序列核糖形体的总编辑结果来采集这些一般来说,通常可选择这些核糖形体与先前的序列总编辑量化相一致。但是,氘苷酸总脚本语言和目的氨基酸之间的相互依赖性会以复杂的,有时是不直观的方式影响总编辑结果。结果,赢得不具所须效叛将的所须基因型通常须要对每个抗病毒完成氘苷酸总编辑和单向导RNA(sgRNA)可选择的经验优化。

某些不适合用做氘苷酸总编辑的法规规范的解决办法目的才会被忽略,因为用做目的可选择的简单规范很难完全逃逸氘苷酸总编辑的范围内。对氘苷酸总编辑的氨基酸和脱氨酶决定因素完成子系统,全面性的量化将增强我们对氘苷酸总脚本语言的理解,促进它们在直观总编辑应用程序中所的运用于,并指导最初氘苷酸总脚本语言的整合。

文章模式由此可知(由此可知意指Cell )

在这项量化中所,量化医务人员整合了包含38,538对sgRNA和靶氨基酸对的文库,并将它们导入到三种灵长类动物细胞膜类型的序列中所,以全面性并不一定8种风靡一时CBE和ABE的氘苷酸总编辑结果和氨基酸-活性的关系。量化医务人员量化了脱氨酶,氨基酸背景和细胞膜类型在确定氘苷酸总编辑转化成的基因型中所的依赖性,并整合了一种机器学习模型,可以在任何目的位置可靠得出结论氘苷酸总编辑结果,有数许多那时候不可得出结论的不尽相同之处。

利用求得的资讯,量化医务人员应用了各种氘苷酸总脚本语言(有数近来结构设计的变形体),将3388个与疾病相关的SNV的基因型和2399个编码氨基酸可靠地校正为野生型(≥90%的精度),有数通过非法规的氘苷酸总编辑结果。这些断定稍稍扩展了我们对氘苷酸总编辑的理解,并揭示了最初和先前描述的氘苷酸总脚本语言的新子系统。

原始出处:

Andrew V. Anzalone, Luke W. Koblan Price Did R. Liu, et.al. Genome editing with CRISPR–Cas nucleases, base editors, transposases and prime editors. Nature Biotechnology volume 38, pages824–844(2020)

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