Design of epegRNAs that improve PE efficiency.
两个稳定的假结:
evopreQ1:a modified prequeosine1-1 riboswitch aptamer
选择理由:最小的自然衍生RNA结构基序,具有明确的三级结构(长度为42个核苷酸)。猜测较小的基序可以最大限度地减少可能干扰pegRNA功能的二级结构的形成。此外,更短的pegrna可以更容易地通过化学合成产生。
mpknot’:the frameshifting pseudoknot from Moloney murine
leukemia virus (MMLV)
选择理由:mpknot是因为它的三级结构,因为它是MMLV RT的内源性模板,典型的引物编辑器中的RT就是从这个模板设计的,这提高了mpknot可能有助于招募RT的可能性。
测试办法:在HEK293细胞中插入FLAG标签
其他:为了减少该基序在PE过程中干扰pegRNA功能的可能性,在epegRNA PBS的3 '端加入了一个8-nt的linker,
结果:在测试的所有五个基因组位点上,与标准pegRNAs相比,使用epegRNAs时FLAG标签插入效率平均提高了2.1倍,而edit:indel比率没有明显变化。
结论: suggesting that 3′ terminal pseudoknot motifs can improve PE efficacy。
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测试了148个额外的epegRNAs,在7个不同的基因组位点编码各种RT模板长度的点突变或缺失HEK293T细胞使用PE3。
结果:在HEK293T细胞中,在所有测试位点和pegrna中,使用任意一种基序导致PE效率平均提高1.5倍,而编辑indel比率没有明显变化。
结论:epegRNAs广泛地提高了HEK293T细胞的PE疗效。
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Engineered pegRNAs improve PE in multiple mammalian cell lines.
修饰类型:3′ evopreQ1 和 mpknot
突变类型:插入24bp FLAG标签(HEK3,)、删除15nt(DNMT1)、C/G转变为A/T(RNF2)
细胞类型: K562、U2OS、HeLa
结果:K562中基因编辑效率提高2.4倍;HeLa 基编辑效率提高3.1倍;U2OS cells基因编辑效率提高5.6倍;没有降低indel/insert比率
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结论:这表明epegRNAs在被原始PE系统转染或编辑效率较低的细胞系中特别有益。
Effect of epegRNAs on off-target PE.
方法:HEK293T细胞,PE3系统,T/a -to- a/T (HEK3)或G/C-to-T/A (EMX1和FANCF)或15bp的缺失。
测量了indel生成的程度,以及任何核苷酸变(top4实验确认的脱靶点),并比较了PE3处理后epegRNAs和未修饰的pegRNAs之间脱靶编辑的程度。
结果:在所有情况下,epegRNAs和pegRNAs在检测位点表现出≤0.1%的脱靶PE和索引,这表明epegRNAs和pegRNAs表现出相似的脱靶编辑水平
Basis of enhanced PE with epegRNAs.
epegRNAs提高编辑的机制:抗降解、更高的表达水平、与Cas9结合时更有效的Cas9结合和/或靶DNA结合;
方法:HEK293T核裂解物体外培养epegRNAs和pegRNAs。
结果:pegRNAs的降解程度更大(与evopreQ1相比为1.9倍,与mpknot相比为1.8倍,P < 0.005。相反,Cas9的加入与gRNA scaffold结合,可能保护核心sgRNA免受降解,与epegRNA相比,挽救了pegRNA的丰度。
方法:
为了检测细胞中部分降解的rna,我们分析了
编码PE2和pegRNAs或epegRNAs的质粒转染HEK293T细胞,通过northern blot在HEK3位点上插入+1 FLAG标签或在EMX1位点上进行核苷酸翻转。
结果:我们观察到含有sgRNA支架且大小与sgRNA相当的RNA物种,Cas9结合保护支架免受3 '定向降解。
然而,具有不同总水平的pegRNA或epegRNA的裂解物具有相似水平的sgrna样截断种,仅代表裂解物中指导RNA含量的一小部分(补充图7)。由于我们在体外观察到暴露于核裂解物的pegRNA的强大降解(图3a,b),并且HEK293T细胞中pegRNA的水平大于PE2(图1b),我们怀疑部分降解的pegRNA物种不会积累到适合北方印迹检测的水平。
转染HEK293T细胞,和未经修饰的pegrna,或evopreQ1或mpknot修饰的epegrna,在HEK3、DNMT1、EMX1或RNF2位点。
使用末端转移酶用oligo-dG标记基因组的3 '末端DNA,其中应包括尚未结扎的PE中间体。结果:epegRNAs在四个位点上平均减少了目标位点上的编辑不胜任中间体的程度2.2倍(中间体减少,说明偶联进基因组的多)
结论:epegRNAs通过减少与截断的pegRNAs结合的引物编辑器产生的非生产目标位点缺口的频率,从而改善了pegRNA延伸到目标位点的逆转录。