Cas11 enables genome engineering in human cells with compact CRISPR-Cas3 systems.
Cas11 enables genome engineering in human cells with compact CRISPR-Cas3 systems.
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Cas11通过紧凑的CRISPR-Cas3系统实现人类细胞的基因组工程。
DOI：
10.1016/j.molcel.2021.12.032
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发表时间：
2022-02-17
期刊：
影响因子：
16
通讯作者：
Zhang Y
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Tan R;Krueger RK;Gramelspacher MJ;Zhou X;Xiao Y;Ke A;Hou Z;Zhang Y
领先的CRISPR-Cas技术采用Cas9和Cas 12酶，产生RNA引导的dsDNA断裂。然而，最丰富的微生物适应性免疫系统，I型CRISPR，在真核应用中的开发不足。在这里，我们报告了采用来自内酰胺奈瑟菌（Nla）I-C型系统的最小CRISPR-Cas 3，以在人类基因组中产生靶向大缺失。其进行性Cas 3核酸酶和靶识别复合物级联的RNP递送可以赋予~95%的编辑效率。出乎意料的是，细菌中的NlaCascade组装需要cas 8基因内隐藏的Cas 11成分的内部翻译。此外，表达单独编码的NlaCas 11是在人类细胞中实现基于质粒和mRNA的编辑的关键。最后，我们证明了提供cas 11是一种通用的策略，可以系统地实现具有紧凑尺寸，不同PAM偏好和指导正交性的不同I-C，I-D和I-B CRISPR-Cas 3编辑器。这些发现极大地扩展了我们设计远程基因组编辑的能力。Tan等人发现了一种微型CRISPR-Cas 3系统，可以有效地在人类基因组中产生靶向大缺失。其Cas机制的一个不显眼的亚基Cas 11由嵌入cas操纵子中的隐藏ORF编码。在人类细胞中，Cas 11是紧凑型CRISPR-Cas 3基因编辑器的关键推动者。
Leading CRISPR-Cas technologies employ Cas9 and Cas12 enzymes that generate RNA-guided dsDNA breaks. Yet, the most abundant microbial adaptive immune systems, Type I CRISPRs, are under-exploited for eukaryotic applications. Here we report the adoption of a minimal CRISPR-Cas3 from Neisseria lactamica (Nla) Type I-C system, to create targeted large deletions in the human genome. RNP delivery of its processive Cas3 nuclease and target recognition complex Cascade can confer ~95% editing efficiency. Unexpectedly, NlaCascade assembly in bacteria requires internal translation of a hidden component Cas11 from within the cas8 gene. Furthermore, expressing a separately encoded NlaCas11 is the key to enable plasmid- and mRNA- based editing in human cells. Finally, we demonstrate that supplying cas11 is a universal strategy to systematically implement divergent I-C, I-D, and I-B CRISPR-Cas3 editors with compact sizes, distinct PAM preferences and guide orthogonality. These findings greatly expand our ability to engineer long-range genome edits. Tan et al. discover a miniature CRISPR-Cas3 system that can efficiently create targeted large deletions in human genome. An inconspicuous subunit of its Cas machinery, Cas11, is encoded by a hidden ORF embedded in the cas operon. In human cells, Cas11 is the key enabler for compact CRISPR-Cas3 gene editors.
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