新研究系統性預測Cas9變體的序列特異性切割活性

2020-12-05 科學網

新研究系統性預測Cas9變體的序列特異性切割活性

作者：

小柯機器人

發布時間：2020/6/10 14:41:19

韓國延世大學醫學院Hyongbum Henry Kim小組對Cas9變體的序列特異性切割活性進行了大規模預測。這一研究成果於2020年6月8日在線發表在國際學術期刊《自然—生物技術》上。

為了建立計算模型來預測13個釀膿鏈球菌Cas9（SpCas9）變體的序列特異性活性，研究人員首先評估了它們在26891個靶序列上的切割效率。研究人員發現，在256種可能的四核苷酸NNNN序列中，至少有SpCas9變體之一可以將156種用作前間區序列鄰近基序（PAM）。

 

對於高保真度的變體，總體活性可以分類為SpCas9≥Sniper-Cas9> eSpCas9（1.1）> SpCas9-HF1> HypaCas9≈xCas9 >> evoCas9 >>，而它們的總體特異性可以列為evoCas9 >> HypaCas9≥SpCas9- HF1≈eSpCas9（1.1）> xCas9> Sniper-Cas9> SpCas9。

 

利用這些數據，研究人員開發了16個基於深度學習的計算模型，可以準確地預測這些變體在任何靶序列上的活性。

 

據了解，目前已經開發了幾種SpCas9變體，從而得以提高酶的特異性或改變/擴大其與PAM的相容性，但是要為給定的靶序列和應用選擇最佳變體仍然很困難。

 

附：英文原文

Title: Prediction of the sequence-specific cleavage activity of Cas9 variants

Author: Nahye Kim, Hui Kwon Kim, Sungtae Lee, Jung Hwa Seo, Jae Woo Choi, Jinman Park, Seonwoo Min, Sungroh Yoon, Sung-Rae Cho, Hyongbum Henry Kim

Issue&Volume: 2020-06-08

Abstract: Several Streptococcus pyogenes Cas9 (SpCas9) variants have been developed to improve an enzyme’s specificity or to alter or broaden its protospacer-adjacent motif (PAM) compatibility, but selecting the optimal variant for a given target sequence and application remains difficult. To build computational models to predict the sequence-specific activity of 13 SpCas9 variants, we first assessed their cleavage efficiency at 26,891 target sequences. We found that, of the 256 possible four-nucleotide NNNN sequences, 156 can be used as a PAM by at least one of the SpCas9 variants. For the high-fidelity variants, overall activity could be ranked as SpCas9≥Sniper-Cas9>eSpCas9(1.1) > SpCas9-HF1>HypaCas9≈xCas9 >> evoCas9, whereas their overall specificities could be ranked as evoCas9 >> HypaCas9≥SpCas9-HF1≈eSpCas9(1.1) > xCas9>Sniper-Cas9>SpCas9. Using these data, we developed 16 deep-learning-based computational models that accurately predict the activity of these variants at any target sequence.

DOI: 10.1038/s41587-020-0537-9

Source: https://www.nature.com/articles/s41587-020-0537-9

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