Deep learning and CRISPR-Cas13d ortholog discovery for optimized RNA targeting

计算生物学 清脆的 生物 核糖核酸 转录组 药物发现 基因敲除 引导RNA RNA干扰 深度测序 深度学习 Cas9 人工智能 生物信息学 计算机科学 遗传学 基因 基因表达 基因组
作者
Jianteng Wei,Peter Lotfy,Kian Faizi,Hugo C. Kitano,Patrick Hsu,Silvana Konermann
标识
DOI:10.1101/2021.09.14.460134
摘要

Abstract Transcriptome engineering technologies that can effectively and precisely perturb mammalian RNAs are needed to accelerate biological discovery and RNA therapeutics. However, the broad utility of programmable CRISPR-Cas13 ribonucleases has been hampered by an incomplete understanding of the design rules governing guide RNA activity as well as cellular toxicity resulting from off-target or collateral RNA cleavage. Here, we sought to characterize and develop Cas13d systems for efficient and specific RNA knockdown with low cellular toxicity in human cells. We first quantified the performance of over 127,000 RfxCas13d (CasRx) guide RNAs in the largest-scale screen to date and systematically evaluated three linear, two ensemble, and two deep learning models to build a guide efficiency prediction algorithm validated across multiple human cell types in orthogonal validation experiments ( https://www.RNAtargeting.org ). Deep learning model interpretation revealed specific sequence motifs at spacer position 15-24 along with favored secondary features for highly efficient guides. We next identified 46 novel Cas13d orthologs through metagenomic mining for activity and cytotoxicity screening, discovering that the metagenome-derived DjCas13d ortholog achieves low cellular toxicity and high transcriptome-wide specificity when deployed against high abundance transcripts or in sensitive cell types, including human embryonic stem cells, neural progenitor cells, and neurons. Finally, our Cas13d guide efficiency model successfully generalized to DjCas13d, highlighting the utility of a comprehensive approach combining machine learning with ortholog discovery to advance RNA targeting in human cells.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
SCI的李完成签到 ,获得积分10
刚刚
丑丑虎发布了新的文献求助10
刚刚
wanci应助Xzmmmm采纳,获得10
2秒前
2秒前
jimmylafs完成签到 ,获得积分10
2秒前
2秒前
3秒前
hxhw完成签到 ,获得积分10
3秒前
过丫丫完成签到,获得积分10
4秒前
shilong.yang完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
飞飞完成签到,获得积分10
6秒前
Bob_Y完成签到 ,获得积分10
6秒前
花风随空发布了新的文献求助30
7秒前
8秒前
Noel应助个性的语蝶采纳,获得10
9秒前
今后应助个性的语蝶采纳,获得10
9秒前
rsaorestoaerstn完成签到,获得积分10
9秒前
不知道取啥应助camell采纳,获得10
11秒前
烟花应助正直草丛采纳,获得10
11秒前
zuodoki完成签到 ,获得积分10
11秒前
hello_25baby完成签到,获得积分10
12秒前
13秒前
14秒前
14秒前
努力学习的小王完成签到,获得积分10
14秒前
15秒前
lxz131发布了新的文献求助10
16秒前
齐惋清完成签到,获得积分10
16秒前
魏曼柔完成签到,获得积分10
16秒前
星辰大海应助afan采纳,获得10
16秒前
yiding完成签到 ,获得积分10
16秒前
甜甜十三完成签到,获得积分10
17秒前
ayingjiang发布了新的文献求助10
17秒前
18秒前
18秒前
不安青牛应助夜柒七采纳,获得10
18秒前
LNN发布了新的文献求助10
18秒前
grumpysquirel完成签到,获得积分10
18秒前
猪猪hero应助liyuanli采纳,获得10
19秒前
高分求助中
Sport in der Antike 800
De arte gymnastica. The art of gymnastics 600
Berns Ziesemer - Maos deutscher Topagent: Wie China die Bundesrepublik eroberte 500
Stephen R. Mackinnon - Chen Hansheng: China’s Last Romantic Revolutionary (2023) 500
Sport in der Antike Hardcover – March 1, 2015 500
有机硅树脂及其应用 400
Psychological Warfare Operations at Lower Echelons in the Eighth Army, July 1952 – July 1953 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 有机化学 工程类 生物化学 纳米技术 物理 内科学 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 电极 光电子学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 2425884
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2112777
关于积分的说明 5352599
捐赠科研通 1840677
什么是DOI,文献DOI怎么找? 916077
版权声明 561363
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 489945