【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院健康與醫(yī)學技術(shù)研究所基因組學團隊副研究員張帆研發(fā)了名為CRISPRimmunity的分析服務平臺。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)絡服務器。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)絡服務器，旨在提供面向CRISPR的一站式綜合分析服務平臺，全面注釋CRISPR-Cas系統(tǒng)與Anit-CRISPR系統(tǒng)共進化過程中關(guān)鍵分子事件，準確預測Anti-CRISPR蛋白，從頭識別新型II類CRISPR-Cas基因座，基于CRISPR陣列信息預測細菌與可移動元件(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性免疫系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過RNA介導的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)，將進一步加深科學家對CRISPR-Cas系統(tǒng)在原核生物中的作用的認知，擴展在其他細胞和生物體中進行基因組編輯應用的工具盒。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)中的特定領域，忽視了兩者之間的共同進化關(guān)系，因而提供的信息與服務有限，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測Anti-CRISPR蛋白以提高預測的準確性，在99個經(jīng)實驗驗證的Acrs和676個非Acrs的數(shù)據(jù)上對CRISPRimmunity進行測試，Anti-CRISPR蛋白預測準確率達到0.997；首次提供了II類CRISPR-Cas基因座的從頭預測算法，鑒定了4個具有不同PAM結(jié)構(gòu)域的Cas9，1個更小的Cpf1，61個C2c10及3個未分類的全新的V型Cas蛋白，其中一部分CRISPR-Cas基因座已在體外經(jīng)實驗驗證了活性。
 

　　CRISPRimmunity網(wǎng)絡服務器設計了圖形用戶界面，提供多種可視化、自定義設置選項和可導出機器可讀格式的詳細結(jié)果和詳細教程，以便不同需求的用戶使用；提供了在NCBI數(shù)據(jù)庫中18,408株完全測序的細菌及235株含Acr的細菌及208,209株人類腸道微生物中預注釋的CRISPR相關(guān)重要分子事件的瀏覽和下載，為未來的實驗設計和進一步的數(shù)據(jù)分析提供了參考。此外，CRISPRimmunity提供了本地化版本為計算生物學家批量數(shù)據(jù)挖掘提供便利。
 

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

       中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院是中國科學院所屬的綜合性科研機構(gòu)之一。中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院的歷史可追溯至2001年11月由原中國科學院合肥分院及安徽光學精密機械研究所、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院合肥研究院；2003年5月，正式批復合并為中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院；2004年4月，合肥智能機械研究所劃歸該研究院。