图3。CRISPR/CAS9系统机制6。a)外国DNA序列的破坏。在反对病毒和血浆的斗争中,CRRNA识别出异物DNA的原始探针系列,并与近距离PAM系列有关。tracra改善了CRRA与相应的DNA序列的结合,从而通过与Cas9核的关系触发了双码分裂对CRRA。双重婚礼师特定于该地区,如黑色箭头所示,PAM阵列发生在3个基对上方。b)crıspr / cas系统识别基因组DNA中的靶序列的GRNA(Kimre of CrRNA和Trocrocrna的Kimre),具有相邻的PAM序列,并通过CAS9的复杂形成和诱导靶DSB的复杂形成而激活。下一个DNA修复可用于以后编辑基因组。
排名 命名法 计数 支持者 发布日期 1 AR 25-50 15,232 CIO 10/10/2020 2 AR 600-8-22 7,760 G-1 1/19/2024 3 AR 623-3 7,211 G-14/14 2019 4增强现实600-20 6,843 G-1 7/24/2020 AR 600-8-10 6,796 G-1 6/3/2020 6 AR 600-9 6,710 G-1 7/16/2019 7 AR 670-1 5,908 G-1 2021 年 1 月 26 日 8 AR 710-4 5.845 G-4 12/26/2023 9 AR 600-8-19 5.640 G-1 6/21/2024 PAM 670-1 4.945 G-1 1/26/2021 11 AR 735-5 3.94 G-4 2024 年 3 月 10 日 12 PAM 623-3 3,758 G-1 9/27/2019 13 AR 635-200 3,419 G-1 6/28/2021 14 AR 350-1 3,317 G-3/5/7 12/10/2017 AR 710-2 3,122 G-4 7/1/2024 16 AR 600-8-2 2,807 G-1 4/5/2021 17 PAM 710-2-2 2,113 G-4 7/1/2024 18 AR 15-6 2,091 TJAG 4/1/2016 19 AR 40-501 2,077 TSG 6/27/2019 AR 27-10 1,902 TJAG 3/20/2024 21 AR 190-11 1,891 PMG 1/17/2019 22 AR 600-85 1,716 G-1 10/4/2 2013 AR 2016 1,635 G-1 11/8/2023 24 AR 385-10 1,631 ASA (IE&E) 7/24/2023 PAM 611-21 1,609 G-1 12/20/2022 26 AR 135-178 1,507 G-1/61 2024 27 AR 600-55 1,477 G-3/5/7 9/17/2019 28 AR 750-1 1,426 G-4 2/2/2023 29 AR 420-1 1,381 G-9 2/12/2008 AR 672-2 1.374 G-1 2024年11月6日 31 AR 140-185 1,365 G-1 7/26/2024 32 AR 190-13 1,334 PMG 6/27/2019 33 AR 600-100 1,217 ASA (并购) 5/134 34 614-200 1,198 G-1 1/25/2019 PAM 600-3 1,115 G-1 4/14/2023 36 AR 601-280 1,106 G-1 4/14/2023 37 PAM 750-1 1,06 5 G- 4 2/2023 38 AR 71-32 983 G-3/5/7 3/20/2019 39 PAM 750-8 840 G-4 8/22/2005 AR 40-502 838 TSG 6/27/2019 41 AR 611-1 817 G- 1 2022 年 12 月 20 日 42 美元140-10 812 G-1 7/16/2021 43 AR 30-22 804 G-4 7/17/2019 44 PAM 600-25 785 G-1 9/11/2023 AR 25-400-2 779/ CIO 18 /2022 46 AR 690-630 778 G-1 2023/8/18 47 AR 380-5 777 G-2 2022/3/25 48 AR 614-30 762 G-1 2016/12/22 49 AR 600-32 760 G-1 / 16/2024 AR 637-1 751 G-1 7/26/2021
摘要 CRISPR-Cas9 被广泛用于基因组编辑,但其 PAM 序列要求限制了其效率。在本研究中,我们探索了 Faecalibaculum rodentium Cas9 (FrCas9) 用于植物基因组编辑,尤其是水稻。FrCas9 识别简洁的 5 0 -NNTA-3 0 PAM,与最流行的 SpCas9 的 5 0 -NGG-3 0 PAM 位点相比,它靶向植物基因组中更丰富的回文 TA 位点。FrCas9 在所有测试的 5 0 -NNTA-3 0 PAM 位点处均显示出切割活性,编辑结果与典型的 CRISPR-Cas9 系统具有相同的特征。FrCas9 在稳定的水稻品系中诱导高效靶向诱变,容易产生具有预期表型的双等位基因突变体。我们通过与核酸外切酶 TREX2 融合增强了 FrCas9 产生更大缺失的能力。 TREX2-FrCas9 产生的缺失比 FrCas9 大得多,且不会影响编辑效率。我们证明了 TREX2-FrCas9 是一种有效的 microRNA 基因敲除工具。此外,我们还开发了 FrCas9 衍生的胞嘧啶碱基编辑器 (CBE) 和腺嘌呤碱基编辑器 (ABE),用于在水稻植物中进行 C 到 T 和 A 到 G 的靶向碱基编辑。基于全基因组测序的脱靶分析表明 FrCas9 是一种高度特异性的核酸酶。然而,TREX2-FrCas9 在植物中的表达会导致可检测到的不依赖向导 RNA 的脱靶突变,主要是单核苷酸变体 (SNV)。我们共同建立了一种有效的 CRISPR-FrCas9 系统,用于在植物中进行靶向诱变、大量缺失、C 到 T 碱基编辑和 A 到 G 碱基编辑。 PAM 中的简单回文 TA 基序使 CRISPR-FrCas9 系统成为一种有前途的植物基因组编辑工具,具有扩大的靶向范围。
摘要:基因组编辑已成为多种物种功能研究和植物育种的主要工具。除了通过经典的 CRISPR-Cas9 系统产生敲除外,CRISPR 碱基编辑的最新发展为产生获得功能突变体提供了巨大而令人兴奋的机会。PAM 要求是 CRISPR 技术(如碱基编辑)的一大限制,因为碱基替换主要发生在较小的编辑窗口中。由于精确的单个氨基酸替换可能导致与某些域或农艺性状相关的功能,因此开发具有宽松 PAM 识别的 Cas9 变体对于基因功能分析和植物育种至关重要。最近,识别 NGN PAM 的 SpCas9-NG 变体已在植物中成功测试,主要是在单子叶植物中。在这项研究中,我们研究了 SpCas9-NG 在模式苔藓 Physcomitrella patens 和两种茄科作物(番茄和马铃薯)中对经典 CRISPR 基因敲除和胞嘧啶碱基编辑的效率。我们发现 SpCas9-NG 允许靶向非典型 NGT 和 NGA PAM,大大扩展了基因组编辑的范围。我们在研究中开发的 CRISPR 工具箱为模式植物和作物开辟了新的基因功能分析和植物育种前景。
方法:使用 ClinVar 数据库 (GRCh37_clinvar_20171203) 搜索和选择可用于当前单碱基编辑系统的突变。我们仅纳入致病和可能致病的变异以供进一步分析。对于每一个可能可编辑的突变,我们检查 PAM 的存在。如果发现 PAM,我们会分析序列以找到只编辑一个核苷酸而不改变相邻核苷酸的可能性。用于搜索 Clinvar 数据库和分析序列的脚本代码是用 R 编写的,可在附录中找到。结果:我们分析了目前在 9 篇出版物中报道的 21 个编辑系统。每个系统都有不同的工作特性,例如编辑窗口和 PAM 序列。C > T 碱基编辑器可以精确定位 3196 个突变(占所有致病 T > C 变异的 46%),A > G 编辑器可以精确定位 6900 个突变(占所有致病 G > A 变异的 34%)。
再次回顾遗传序列。 div>包含与先前的引导RNA一致的客观DNA。 div>识别上链(5'至3')中唯一的PAM序列,该序列毗邻目标DNA序列。 div>(在PAM之前的上游序列,在5'方向上,必须与导向RNA中下划线的序列相吻合,这会导致DNA链与下划线的序列相反。请记住,RNA U等同于DNA t)。 div>
(未经同行评审认证)是作者/资助者。保留所有权利。未经许可不得重复使用。此预印本的版权所有者此版本于 2022 年 2 月 10 日发布。;https://doi.org/10.1101/2022.02.09.479813 doi:bioRxiv preprint