TracrRNA reprogramming enables direct PAM-independent detection of RNA with diverse DNA-targeting Cas12 nucleases

核酸酶 核糖核酸 重编程 生物 DNA 计算生物学 细胞生物学 遗传学 基因
作者
Chunlei Jiao,Natalia L. Peeck,Jiaqi Yu,Mohammad Ghaem Maghami,Sarah Kono,Daphne Collias,Sandra L. Martinez Diaz,Rachael Larose,Chase L. Beisel
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:15 (1) 被引量:4
标识
DOI:10.1038/s41467-024-50243-x
摘要

Many CRISPR-Cas immune systems generate guide (g)RNAs using trans-activating CRISPR RNAs (tracrRNAs). Recent work revealed that Cas9 tracrRNAs could be reprogrammed to convert any RNA-of-interest into a gRNA, linking the RNA's presence to Cas9-mediated cleavage of double-stranded (ds)DNA. Here, we reprogram tracrRNAs from diverse Cas12 nucleases, linking the presence of an RNA-of-interest to dsDNA cleavage and subsequent collateral single-stranded DNA cleavage-all without the RNA necessarily encoding a protospacer-adjacent motif (PAM). After elucidating nuclease-specific design rules, we demonstrate PAM-independent RNA detection with Cas12b, Cas12e, and Cas12f nucleases. Furthermore, rationally truncating the dsDNA target boosts collateral cleavage activity, while the absence of a gRNA reduces background collateral activity and enhances sensitivity. Finally, we apply this platform to detect 16 S rRNA sequences from five different bacterial pathogens using a universal reprogrammed tracrRNA. These findings extend tracrRNA reprogramming to diverse dsDNA-targeting Cas12 nucleases, expanding the flexibility and versatility of CRISPR-based RNA detection.
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