我學者開發精確的CRISPR注釋程序

　　CRISPR系統對于原核生物免疫系統對抗入侵元素發揮關鍵的作用，也 被設計成促進真核生物基因組的靶向基因編輯。近期，來自中科院深圳先進技術研究院、湖北工業大學和吉林大學等處的研究人員，在《Scientific Reports》發表一項研究，提出了一種精確的從頭CRISPR注釋程序——CRISPRdigger，可以將一部分組裝的基因組作為其輸入。

　　這項研究的通訊作者是吉林大學計算機科學與技術學院的周豐豐教授，其2000年本科畢業于中國科學技術大學少年班，2005年在中國科學技術大學計算機學院獲博士學位，是吉林大學“唐敖慶”教授，博士生導師，中國科學院百人計劃，IEEE（美國電氣和電子工程師協會）高級會員，主要從事健康大數據挖掘核心算法的研究。

　　CRISPRs是原核生物基因組中的重要遺傳因素，可從外來元素（如噬菌體）積極獲取模板序列，用于隨后的序列特異性切割。這些外來模板序列的長度 從24到48

　　bp不等，其中穿插分布著保守的重復序列。一種CRISPR通常是由結合在其密切側翼區上的前導區的一個相鄰CRISPR相關（Cas）基 因轉錄的。在超過40%的已測序的原核基因組中，CRISPR / CAS系統充當一種反入侵的免疫機制。

　　作為一種真核生物基因組編輯技術，CRISPR/Cas系統吸引了相當多的關注，因為它可切割特定的序列信號。發展最好的酶是來自化膿性鏈球菌的核 酸酶Cas9，用一段合適的向導RNA片段，它可能在任何基因組的位置進行切割。另一種廣泛使用的基因組編輯技術TALEN，需要研究人員為每個靶基因組 位置合成一種核酸酶，比起只合成一種向導RNA，這成本更高，而且更費時。隨著臨床應用對靶專一性的要求越來越高，目前已經推出了一些Cas9突變體，它 們具有超過50倍的較高特異性。

　　目前，已經開發出一些計算機程序，用于原核基因組中天然CRISPR的從頭檢測。自上世紀80年代被發現以來，研究人員已經分析了2762個原核生 物基因組，在47.14%的基因組中檢測到了CRISPRs，平均每個基因組有1.47個CRISPR。然而，原核生物的基因組測序在加速，在2015年 9月，NCBI的微生物基因組數據庫中就包含了4278個基因組。因此，在一個新完成測序的原核生物基因組中從頭注釋CRISPRs，對于更好地了解這個 免疫系統是必要的。PILER-CR來源于重復檢測程序PILER20，并在一個小的基因組中篩選CRISPRs。CRT篩選一個基因組中確切的k -mer / k-nucleotide重復序列，并將相鄰的重復序列連接到候選CRISPRs。CRISPRFinder使用Vmatch來檢測連續定位的重復序列， 并能夠更好地注釋DR邊界和短CRISPRs。

　　本研究提出了一種新的從頭CRISPR檢測程序——CRISPRdigger，并重點檢測弱的DR信號，在當前的文獻中這通常是被錯過了。從頭重復 檢測程序RepeatScout被用來在一系列的序列長度范圍內找到重復拷貝。在這些重復拷貝被聚類之后，弱的DR副本被RepeatMasker注釋 ——通過將模板DRs映射到基因組中。與現有程序的比較是基于來自dbCRISPR數據庫的金標準CRISPR注釋，在2014四月14日進行了更新。

　　研究人員發現，dbCRISPR包括DRs和間隔的所有的位置和序列信息。它比其他程序更方便和準確。實驗數據表明，CRISPRdigger可能 是對現有工具的一個很好的補充。該論文對本研究所使用的數據和crisprdigger算法進行了描述，接著對dbCRISPR中注釋的CRISPRs進 行了基本概述，并對CRISPRdigger與現有的程序進行了綜合比較。