Site-Specific and Enzymatic Cross-Linking of sgRNA Enables Wavelength-Selectable Photoactivated Control of CRISPR Gene Editing

清脆的 引导RNA Cas9 核糖核酸 化学 基因组编辑 连接器 RNA编辑 亚基因组mRNA 基因 计算生物学 生物化学 生物 计算机科学 操作系统
作者
Dongyang Zhang,Luping Liu,Shuaijiang Jin,Ember M. Tota,Zijie Li,Xijun Piao,Xuan Zhang,Xiang‐Dong Fu,Neal K. Devaraj
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:144 (10): 4487-4495 被引量:14
标识
DOI:10.1021/jacs.1c12166
摘要

Chemical cross-linking enables rapid identification of RNA-protein and RNA-nucleic acid inter- and intramolecular interactions. However, no method exists to site-specifically and covalently cross-link two user-defined sites within an RNA. Here, we develop RNA-CLAMP, which enables site-specific and enzymatic cross-linking (clamping) of two selected guanine residues within an RNA. Intramolecular clamping can disrupt normal RNA function, whereas subsequent photocleavage of the cross-linker restores activity. We used RNA-CLAMP to clamp two stem loops within the single-guide RNA (sgRNA) of the CRISPR-Cas9 gene editing system via a photocleavable cross-linker, completely inhibiting gene editing. Visible light irradiation cleaved the cross-linker and restored gene editing with high spatiotemporal resolution. Design of two photocleavable linkers responsive to different wavelengths of light allowed multiplexed photoactivation of gene editing in mammalian cells. This photoactivated CRISPR-Cas9 gene editing platform benefits from undetectable background activity, provides a choice of activation wavelengths, and has multiplexing capabilities.
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