जीनोम-स्केल CRISPR स्क्रीन का उपयोग करके सिंथेटिक प्रोटीन का तर्कसंगत डिज़ाइन

सार गहरे शिक्षण का उपयोग करके प्रोटीन संरचना पूर्वानुमान ने प्रोटीन डिज़ाइन में क्रांतिकारी बदलाव किया है। फिर भी, प्रोटीन कार्य की हमारी समझ जटिल जैविक कार्यों को करने वाले नए प्रोटीनों के डिज़ाइन के लिए एक महत्वपूर्ण सीमा बनी हुई है। यहाँ, हम सिंथेटिक प्रोटीनों को तर्कसंगत डिज़ाइन करने के लिए एक व्यापक-पारलल, कार्य-प्रथम दृष्टिकोण अपनाते हैं। जीनोम-स्केल CRISPR सक्रियता का उपयोग करते हुए, हम लगभग 19,000 मानव प्रोटीनों को अधिक अभिव्यक्त करते हैं और जीन संपादन पर उनके प्रभाव को मापते हैं। हम 800 से अधिक मूल प्रोटीनों की पहचान करते हैं जो होमोलॉजी-निर्देशित मरम्मत को प्रोत्साहित करते हैं। शीर्ष उम्मीदवारों का उपयोग करते हुए, हम फिर से सिंथेटिक जीनोम संपादक — लक्षित मरम्मत फ़्यूज़न संपादक (TruEditors) — डिज़ाइन करते हैं, जो पूर्ण-लंबाई प्रोटीन या छोटे कोर डोमेन को Cas9 न्यूक्लियेज के साथ मिला कर बनाते हैं। हम 12 अद्वितीय TruEditors विकसित करते हैं जो विभिन्न कोशिका प्रकारों में और उन जीनोमिक स्थलों पर जहाँ सटीक जीन संपादन के लिए मौजूदा विधियाँ विफल होती हैं, सटीक जीन संपादन में सुधार करते हैं। एफ़िनिटी प्रोटियॉमिक्स का उपयोग करके, हम दिखाते हैं कि ये सिंथेटिक प्रोटीन अंतर्जातीय DNA मरम्मत परिसर के साथ समन्वय करके काम करते हैं। mRNA के माध्यम से TruEditors की डिलीवरी प्राथमिक मानव T कोशिकाओं के TRAC स्थान में चिमेरिक एंटीजन रिसेप्टर (CAR) की सम्मिलन दर को दो गुना से अधिक कर देती है, CAR T कोशिका-निर्देशित ट्यूमर कोशिका हत्या को बढ़ाती है, और मानव प्लूरिपोटेंट स्टेम कोशिकाओं में सटीक संपादन में तीन गुना से अधिक सुधार करती है। कुल मिलाकर, हमारा अध्ययन यह प्रदर्शित करता है कि जीनोम-व्यापी प्रोटीन अधिक अभिव्यक्ति स्क्रीनिंग सिंथेटिक प्रोटीनों के तर्कसंगत डिज़ाइन के लिए मार्गदर्शन कर सकती है।