"Off-Spotter": very fast and exhaustive enumeration of genomic lookalikes for designing CRISPR/Cas guide RNAs

doi:10.1186/s13062-015-0035-z

.2015年1月29日10时4分。

doi:10.1186/s13062-015-0035-z。

“Off-Spotter”：用于设计CRISPR/Cas引导RNA的基因组相似物的快速详尽枚举

威尼斯Pliatsika, 伊西多尔·里戈索斯

PMID： 25630343
PMCID公司：下午3326336
内政部： 10.1186/s13062-015-0035-z

“Off-Spotter”：用于设计CRISPR/Cas引导RNA的基因组相似物的快速详尽枚举

威尼斯Pliatsika等。 Biol直接. 2015.

.2015年1月29日10时4分。

doi:10.1186/s13062-015-0035-z。

作者

威尼斯Pliatsika, 伊西多尔·里戈索斯

PMID： 25630343
PMCID公司：项目经理4326336
内政部： 10.1186/s13062-015-0035-z

摘要

背景：CRISPR/Cas（簇状规则间隔短回文重复序列/CRISPR相关核酸酶）是原核免疫系统的一个强大组成部分，已被用于高等生物的靶向基因工程。CRISPR/Cas的一个关键元素是“引导”RNA（gRNA），其长度约为20个核苷酸（nts），旨在补充预期的靶位点。CRISPR/Cas系统的一个整体要求是靶位点后面跟着原间隔区相邻基序（PAM）。在gRNA设计期间需要小心，以避免意外（“偏离目标”）的交互作用。

结果：我们设计并实现了Off-Spotter算法，以帮助设计最优的gRNAs。当呈现一个候选gRNA序列和一个PAM时，Off-Spotter快速、详尽地识别出满足PAM约束并且与所提供的gRNA相同或几乎相同的所有基因组位点。Off-Spotter通过纯粹的算法手段而不是通过图形处理单元（GPU）等硬件加速器实现其极致性能。Off-Spotter还允许用户在飞行中确定gRNA的多少和哪些核苷酸组成“种子”。Off-Spotter的输出包括一个直方图，该直方图显示了作为不匹配数量函数的潜在非目标数量。输出还包括每个潜在的非目标站点的基因组位置、到相应位置的人类基因组浏览器超链接、非目标附近的基因组注释、GC内容等。

结论：Off-Spotter非常快速和灵活，可以通过提供多个PAM选项、种子和允许的不匹配数量的运行时定义、允许结果排序的灵活输出接口、可选的列查看/隐藏等来帮助设计最佳gRNAs。Off-Spotter的一个关键要素是它没有对种子的严格定义：相反，用户可以动态声明种子的位置和范围。我们预计，这种灵活性与Off-Spotter的速度和丰富的注释输出相结合，将使实验者能够交互快速地探索不同的场景和gRNA的可能性。

PubMed免责声明

数字

图2
**Off-Spotter的条目表单。**用户可以输入一个或多个gRNA或目标序列进行分析。用户还可以从4个PAM选项中进行选择，即不匹配的最大数量、注释显示以及种子大小和位置。

图3
**Off-Spotter的输出页面。**如图所示，用户可以根据列中显示的所有信息以及同时按多个列对结果进行排序，可以显示/隐藏列，下载结果，选择每页显示的结果数量，并轻松浏览页面。对于每个偏离目标的情况，用红色小写字母表示不匹配。注释报告包括ENSEMBL基因标识符、转录标识符和常见基因名称。每次搜索有两种类型的表可用。顶部表格提供了结果汇总，即输入中发现的每个gRNA的结果数，在输入目标序列的情况下发现的链，以及作为不匹配数函数的非目标数的直方图。每个单独gRNA的表格包括相应gRNA的所有非目标，以及详细的基因组位置信息和基因组注释。另请参见文本。

图4
**Off-Spotter使用的数据结构。**Off-Spotter使用的表A和表B的示意图以及示例条目。这些表是在算法的“离线”阶段创建的。a）表A是一个散列表，其中包含所有可能的16-mer，以及每个16-mer的表B指针。表B包含每个命中的信息，即gRNA的最后4个碱基、PAM、染色体、链和染色体内的起始位置。b）该面板中的表格显示了相同的条目，可以解释为：gRNAs和PAM的最后4个碱基中的每一个都根据方案a→0、C→1、G→2、T→3染色体被分配了一个从0到24的数字（chr 1→0、chr 2→1、…chr Y→23、MT→24）；股线用0（正向）或1（反向）表示；并且，所有位置都是从0开始的。

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