Ein Forschungsteam des Hefei Institutes of Physical Science der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) hat eine Analysedienstplattform namens CRISPRimmunity entwickelt, bei der es sich um einen interaktiven Webserver zur Identifizierung wichtiger molekularer Ereignisse im Zusammenhang mit CRISPR und Regulatoren von Genom-Editierungssystemen handelt. Die Studie ist veröffentlicht in Nukleinsäureforschung.
Die neue CRISPRimmunity-Plattform wurde für die integrierte Analyse und Vorhersage von CRISPR-Cas- und Anti-CRISPR-Systemen entwickelt. Es umfasst maßgeschneiderte Datenbanken mit Anmerkungen für bekannte Anti-CRISPR-Proteine, Anti-CRISPR-assoziierte Proteine, CRISPR-Cas-Systeme der Klasse II, CRISPR-Array-Typen, HTH-Strukturdomänen und mobile genetische Elemente. Diese Ressourcen ermöglichen die Untersuchung molekularer Ereignisse bei der Koevolution von CRISPR-Cas- und Anti-CRISPR-Systemen.
Um die Vorhersagegenauigkeit zu verbessern, verwendeten die Forscher Strategien wie Homologieanalyse, Assoziationsanalyse und Selbst-Targeting in Prophagenregionen, um Anti-CRISPR-Proteine vorherzusagen. Bei Tests anhand von Daten von 99 experimentell validierten Acrs und 676 Nicht-Acrs erreichte CRISPRimmunity eine Genauigkeit von 0,997 für die Vorhersage von Anti-CRISPR-Proteinen.
Darüber hinaus stellte die Plattform den ersten Ab-initio-Vorhersagealgorithmus für CRISPR-Cas-Systeme der Klasse II bereit und identifizierte mehrere bisher unbekannte Proteine. Dazu gehörten vier Cas9s mit unterschiedlichen PAM-Strukturdomänen, ein kleineres Cpf1, 61 C2c10s und drei nicht klassifizierte neue V-Typ-Cas-Proteine. Einige dieser Proteine wurden bereits experimentell auf In-vitro-Aktivität validiert.
Laut dem Team hat die CRISPR-Immunität viele Vorteile. Es handelt sich um einen benutzerfreundlichen Webserver, der eine umfassende Analyseplattform für CRISPR-bezogene Forschung bietet. Es sagt genaue Anti-CRISPR-Proteine voraus und identifiziert neue Klasse-II-CRISPR-Cas-Loci und bietet so eine evolutionäre Perspektive der CRISPR-Cas- und Anti-CRISPR-Systeme. Im Gegensatz zu anderen Ressourcen, die sich nur auf bestimmte Domänen konzentrieren, schließt CRISPRimmunity diese Lücke, indem es Methoden zur Identifizierung neuartiger CRISPR-Cas-Systeme der Klasse II bereitstellt.
Die benutzerfreundliche Oberfläche bietet verschiedene Visualisierungs- und Anpassungsoptionen mit maschinenlesbaren Ergebnissen und Tutorials für Benutzer aller Niveaus. Die NCBI-Datenbank bietet Zugriff auf kommentierte Daten zu 18.408 vollständig sequenzierten und 235 Acr-haltigen Bakterien sowie 208.209 menschlichen Darmmikroorganismen, einschließlich Informationen zu wichtigen CRISPR-assoziierten molekularen Ereignissen.
Benutzer können diese Daten herunterladen oder anzeigen, um zukünftige experimentelle Planung und Datenanalyse zu unterstützen. Auch für Computerbiologen ist auf Github eine eigenständige Version von CRISPRimmunity für das Massendaten-Mining verfügbar.
Mehr Informationen:
Fengxia Zhou et al, CRISPRimmunity: ein interaktiver Webserver für CRISPR-assoziierte wichtige molekulare Ereignisse und Modulatoren, die bei der Identifizierung von Genome-Editing-Tools verwendet werden, Nukleinsäureforschung (2023). DOI: 10.1093/nar/gkad425
Plattform: www.microbiome-bigdata.com/CRISPRimmunity/index/
Quellcode für die Batch-Analyse: github.com/HIT-ImmunologyLab/CRISPRimmunity