Rationally Designed Pooled CRISPRi-Seq Uncovers an Inhibitor of Bacterial Peptidyl-tRNA Hydrolase
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Pooled knockdown libraries of essential genes are useful tools for elucidating the mechanisms of action of antibacterial compounds, a pivotal step in antibiotic discovery. However, achieving genomic coverage of antibacterial targets poses a challenge due to the uneven proliferation of knockdown mutants during pooled growth, leading to the unintended loss of important targets. To overcome this issue, we describe the construction of CIMPLE ( C RISPR i - m ediated p ooled library of e ssential genes), a rationally designed pooled knockdown library built in a model antibiotic-resistant bacteria, Burkholderia cenocepacia. By analyzing growth parameters of clonal knockdown populations of an arrayed CRISPRi library, we predicted strain depletion levels during pooled growth and adjusted mutant relative abundance, approaching genomic coverage of antibacterial targets during antibiotic exposure. We first benchmarked CIMPLE by chemical-genetic profiling of known antibacterials, then applied it to an uncharacterized bacterial growth inhibitor from a new class. CRISPRi-Seq with CIMPLE, followed by biochemical validation, revealed that the novel compound targets the peptidyl-tRNA hydrolase (Pth). Overall, CIMPLE leverages the advantages of arrayed and pooled CRISPRi libraries to uncover unexplored targets for antibiotic action. Summary Bacterial mutant libraries in which antibiotic targets are downregulated are useful tools to functionally characterize novel antimicrobials. These libraries are used for chemical-genetic profiling as target-compound interactions can be inferred by differential fitness of mutants during pooled growth. Mutants that are functionally related to the antimicrobial mode of action are usually depleted from the pool upon exposure to the drug. Although powerful, this method can fail when the unequal proliferation of mutant strains before exposure causes mutants to fall below the detection level in the library pool. To address this issue, we constructed an arrayed essential gene mutant library (EGML) in the antibiotic-resistant bacterium Burkholderia cenocepacia using CRISPR interference (CRISPRi) and analyzed the growth parameters of individual mutant strains. We then modelled depletion levels during pooled growth and used the model to rationally design an optimized CRISPR interference-mediated pooled library of essential genes (CIMPLE). By adjusting the initial inoculum of the knockdown mutants, we achieved coverage of the bacterial essential genome with mutant sensitization. We exposed CIMPLE to a recently discovered antimicrobial of a novel class and discovered it inhibits the peptidyl-tRNA hydrolase, an essential bacterial enzyme. In summary, we demonstrate the utility of CIMPLE and CRISPRi-Seq to uncover the mechanism of action of novel antimicrobial compounds. Graphical abstract
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».