Expanding the CRISPR toolbox by engineering Cas12a orthologs of metagenomic discovery
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Cas12a (Cpf1) is a CRISPR-associated nuclease with broad utility in genome editing and molecular diagnostic applications. However, the widespread adoption of CRISPR-Cas12a nucleases and their variants has been hindered by the requirement for a specific protospacer adjacent motif (PAM), relatively low CRISPR RNA (crRNA) activity and the inability to multiplex nucleic acid detection alone. To overcome these limitations, we employed a comprehensive framework combined with AlphaFold2 to de novo mine 1,261 previously unexploited Cas12a orthologs from the global microbiome. Following experimental analysis, we identified the most promising 21 Cas12a nuclease orthologs and designated them “Genie scissor 12” (Gs12). Our analysis uncovered two exceptional variants among these newly identified orthologs: Gs12-10, a first natural PAM-less Cas12a ortholog, which can recognize 52 distinct PAM types, representing a significant 1.8-fold expansion in recognition range compared to the relative LbCas12a PAM; and Gs12-7MAX, an engineered variant of Gs12-7 that exhibited 1.27-fold higher editing efficiency than enAsCas12a-HF. Furthermore, we harnessed Gs12-1, Gs12-4, Gs12-9, and Gs12-18, along with their corresponding engineered crRNAs, to develop a powerful four-channel multiplexed CRISPR-based nucleic acid detection system. The discovery of diverse functions in Cas12a offers a deeper understanding of the CRISPR/Cas12a family. Also, it holds great promise for expanding its applications and uncovering the untapped potential of other CRISPR/Cas systems. 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 | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 ».