【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院健康與醫(yī)學(xué)技術(shù)研究所基因組學(xué)團(tuán)隊(duì)副研究員張帆研發(fā)了名為CRISPRimmunity的分析服務(wù)平臺。該平臺是識別CRISPR相關(guān)重要分子事件以及用于基因編輯調(diào)節(jié)器的交互式網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。相關(guān)研究成果發(fā)表在Nucleic Acids Research上。
 

　　CRISPRimmunity是全新的、用戶界面友好的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，旨在提供面向CRISPR的一站式綜合分析服務(wù)平臺，全面注釋CRISPR-Cas系統(tǒng)與Anit-CRISPR系統(tǒng)共進(jìn)化過程中關(guān)鍵分子事件，準(zhǔn)確預(yù)測Anti-CRISPR蛋白，從頭識別新型II類CRISPR-Cas基因座，基于CRISPR陣列信息預(yù)測細(xì)菌與可移動元件(噬菌體、質(zhì)粒)之間的相互作用，從更加綜合地進(jìn)化視角理解CRISPR-Cas系統(tǒng)和anti-CRISPR系統(tǒng)。
 

　　CRISPR-Cas系統(tǒng)是自然界中原核生物長期演化過程中所形成適應(yīng)性免疫系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過RNA介導(dǎo)的DNA降解抵御外源基因入侵，能夠?qū)崿F(xiàn)高度靈活的特異性靶向，成為現(xiàn)有基因編輯和基因修飾中效率最高、最簡便、成本最低的技術(shù)之一。新型CRISPR-Cas相關(guān)蛋白及Anti-CRISPR蛋白的發(fā)現(xiàn)，將進(jìn)一步加深科學(xué)家對CRISPR-Cas系統(tǒng)在原核生物中的作用的認(rèn)知，擴(kuò)展在其他細(xì)胞和生物體中進(jìn)行基因組編輯應(yīng)用的工具盒。然而，目前可用的CRISPR-Cas相關(guān)數(shù)據(jù)資源僅僅關(guān)注CRISPR-Cas系統(tǒng)或anti-CRISPR系統(tǒng)中的特定領(lǐng)域，忽視了兩者之間的共同進(jìn)化關(guān)系，因而提供的信息與服務(wù)有限，且缺乏識別新型II類CRISPR-Cas系統(tǒng)的可用方法。
 

　　課題組研發(fā)了面向CRISPR-Cas系統(tǒng)與Anti-CRISPR系統(tǒng)的綜合分析預(yù)測平臺——CRISPRimmunity。該平臺構(gòu)建了一系列面向CRISPR相關(guān)信息的自定義數(shù)據(jù)庫，注釋已知的Anti-CRISPR蛋白和Anti-CRISPR相關(guān)蛋白、II類CRISPR-Cas系統(tǒng)、CRISPR陣列類型、HTH結(jié)構(gòu)域和可移動遺傳元件，以剖析CRISPR-Cas系統(tǒng)與anti-CRISPR系統(tǒng)共進(jìn)化中關(guān)鍵分子事件；綜合了同源分析、關(guān)聯(lián)分析及原噬菌體區(qū)域中自靶向事件等多種策略預(yù)測Anti-CRISPR蛋白以提高預(yù)測的準(zhǔn)確性，在99個(gè)經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的Acrs和676個(gè)非Acrs的數(shù)據(jù)上對CRISPRimmunity進(jìn)行測試，Anti-CRISPR蛋白預(yù)測準(zhǔn)確率達(dá)到0.997；首次提供了II類CRISPR-Cas基因座的從頭預(yù)測算法，鑒定了4個(gè)具有不同PAM結(jié)構(gòu)域的Cas9，1個(gè)更小的Cpf1，61個(gè)C2c10及3個(gè)未分類的全新的V型Cas蛋白，其中一部分CRISPR-Cas基因座已在體外經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了活性。
 

　　CRISPRimmunity網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器設(shè)計(jì)了圖形用戶界面，提供多種可視化、自定義設(shè)置選項(xiàng)和可導(dǎo)出機(jī)器可讀格式的詳細(xì)結(jié)果和詳細(xì)教程，以便不同需求的用戶使用；提供了在NCBI數(shù)據(jù)庫中18,408株完全測序的細(xì)菌及235株含Acr的細(xì)菌及208,209株人類腸道微生物中預(yù)注釋的CRISPR相關(guān)重要分子事件的瀏覽和下載，為未來的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和進(jìn)一步的數(shù)據(jù)分析提供了參考。此外，CRISPRimmunity提供了本地化版本為計(jì)算生物學(xué)家批量數(shù)據(jù)挖掘提供便利。
 

　　研究工作得到國家自然科學(xué)基金、黑龍江省頭雁團(tuán)隊(duì)原創(chuàng)探索基金和哈爾濱工業(yè)大學(xué)青年科學(xué)家工作室等的支持。

       中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院是中國科學(xué)院所屬的綜合性科研機(jī)構(gòu)之一。中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院的歷史可追溯至2001年11月由原中國科學(xué)院合肥分院及安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所、等離子體物理研究所、固體物理研究所合并而成的中國科學(xué)院合肥研究院；2003年5月，正式批復(fù)合并為中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院；2004年4月，合肥智能機(jī)械研究所劃歸該研究院。