Genome-wide CRISPRi/a screens in human neurons link lysosomal failure to ferroptosis

生物 清脆的 转录组 基因 电池类型 神经退行性变 基因组 基因组编辑 功能基因组学 基因敲除 细胞生物学 细胞 基因组学 遗传学 计算生物学 基因表达 疾病 病理 医学
作者
Ruilin Tian,Anthony Abarientos,Jason Hong,Sayed Hadi Hashemi,Rui Yan,Nina M. Dräger,Kun Leng,Mike A. Nalls,Andrew Singleton,Ke Xu,Faraz Faghri,Martin Kampmann
出处
期刊:Nature Neuroscience [Nature Portfolio]
卷期号:24 (7): 1020-1034 被引量:263
标识
DOI:10.1038/s41593-021-00862-0
摘要

Single-cell transcriptomics provide a systematic map of gene expression in different human cell types. The next challenge is to systematically understand cell-type-specific gene function. The integration of CRISPR-based functional genomics and stem cell technology enables the scalable interrogation of gene function in differentiated human cells. Here we present the first genome-wide CRISPR interference and CRISPR activation screens in human neurons. We uncover pathways controlling neuronal response to chronic oxidative stress, which is implicated in neurodegenerative diseases. Unexpectedly, knockdown of the lysosomal protein prosaposin strongly sensitizes neurons, but not other cell types, to oxidative stress by triggering the formation of lipofuscin, a hallmark of aging, which traps iron, generating reactive oxygen species and triggering ferroptosis. We also determine transcriptomic changes in neurons after perturbation of genes linked to neurodegenerative diseases. To enable the systematic comparison of gene function across different human cell types, we establish a data commons named CRISPRbrain. Tian et al. conducted a genome-wide CRISPRi/CRISPRa screen in human neurons and uncovered a neuron-specific link among prosaposin, lipofuscin and ferroptosis. The CRISPRbrain data commons enables comparison of gene function across human cell types.
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