合成蛋白质的合理设计使用基因组规模的CRISPR屏幕

科学领域:

• 合成生物学 合成生物学
• 基因组工程是基因组工程.
• 蛋白质工程是一种蛋白质工程.

背景情况:

• 深度学习已经推进了蛋白质结构预测,但了解蛋白质功能对于设计新型蛋白质来完成复杂的生物任务至关重要.
• 目前的基因编辑技术在效率和针对特定基因组位置方面存在局限性.

研究的目的:

• 为合理设计合成蛋白质采用功能优先方法.
• 为了确定原生人类蛋白质,可以提高精确的基因编辑.
• 开发新的合成基因组编辑器 (TruEditors) 以提高基因编辑效率和多功能性.

主要方法:

• 用基因组规模的CRISPR激活来过度表达大约19,000个人类蛋白质,并测量它们对同质导向修复 (HDR) 的影响.
• 性能最好的原生蛋白与Cas9核酶融合,以创建合成基因组编辑器 (TruEditors).
• 使用亲和蛋白质组学来研究合成蛋白质的作用机制.

主要成果:

• 已经确定了800多种促进同质导向修复的原生人类蛋白质.
• 开发了12个独特的TruEditors,证明了在各种细胞类型和基因组位置上改进了精确的基因编辑.
• 通过mRNA输送的TruEditors显著增强了人体T细胞中的仿真抗原受体 (CAR) 插入,并改善了人体多能干细胞的精确编辑.

结论:

• 全基因组的蛋白质过度表达屏幕可以有效地指导合成蛋白质的合理设计,以满足特定的生物功能.
• 开发的TruEditors代表了精确基因编辑技术的重大进步.
• 这项工作为工程蛋白质执行复杂的生物任务开辟了新的途径,对基因疗法和再生医学有广泛的影响.