Investigation of the properties and activity of DfCas9 and DsCas9 nucleases in eucaryotic cells

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

This study is focused on the two novel nucleases of the CRISPR/Cas9 family, which were found in bacterial genomes of DfCas9 (Defluviimonas sp) и DsCas9 (Demequina sediminicola). Discovery of these nucleases was part of the results of a joint study conducted by BIOCAD together with Skoltech Institute of Science and Technology and Saint-Petersburg Polytechnical University (SPPU) under a grant agreement with the Department of Science and Education of Russian Federation (Agreement number 14.606.21.0006 from September, 26th 2017). Under the agreement the nucleases DfCas9 and DsCas9 were characterized in vitro by Skoltech and SPPU.

Based on the aforementioned results, in this study we characterized the genome-modifying nuclease activity of these enzymes in a mammalian cell line HEK293. Specifically, we created genetic constructs designed to express the nucleases DsCas9 and DfCas9 together with the necessary guide RNA molecules (sequences of the guide RNAs were described previously) [1]. We demonstrated expression of the nucleases on a protein level, as well as activity of DfCas9 at the VEGF2 locus in HEK293 cells. The theoretical study was conducted by analyzing international and national literature. The experimental part was performed with a restriction-ligation cloning method, transient transfections, Western blot protein detection method, and a T7 nuclease-based method of detection of heteroduplex double-stranded DNA.

About the authors

Yelizaveta V. Vlasova

BIOCAD JSC

Email: vlasovaev@biocad.ru

Junior Researcher, Molecular Genetic Engineering Group

Russian Federation, 34 Svyazi st, St Petersburg, 198515

Dmitry A. Madera

BIOCAD JSC

Email: biocad@biocad.ru

Senior Lecturer, REC TRB, Product Owner of the Department for the Development of Gene Therapy Products

Russian Federation, 34 Svyazi st, St Petersburg, 198515

Pavel M. Gershovich

BIOCAD JSC

Author for correspondence.
Email: biocad@biocad.ru

acting director director of REC TRB, director of the department for the development of drugs for gene therapy

Russian Federation, 34 Svyazi st, St Petersburg, 198515

References

  1. Fedorova I., Vasileva A., Selkova P., et al. PpCas9 from Pasteurella pneumotropica - a compact Type II-C Cas9 ortholog active in human cells // Nucleic Acids Res. 2020. Vol. 48, no. 21. P. 12297–12309. https://doi.org/10.1093/nar/gkaa998.
  2. Fujii W., Ito H., Kanke T., et al. Generation of genetically modified mice using SpCas9-NG engineered nuclease // Sci Rep. 2019. Vol. 9. P. 12878. https://doi.org/10.1038/s41598-019-49394-5.
  3. Ran F., Cong L., Yan W., et al. In vivo genome editing using Staphylococcus aureus Cas9 // Nature. 2015. Vol. 520. P. 186–191. https://doi.org/10.1038/nature14299.
  4. Endo M., et al. Genome editing in plants by engineered CRISPR-Cas9 recognizing NG PAM // Nat Plants. 2015. Vol. 5. P. 14–17. https://doi.org/10.1038/s41477-018-0321-8.
  5. Liu Z., Chen O., Wall J. B. J., et al. Systematic comparison of 2A peptides for cloning multi-genes in a polycistronic vector // Sci Rep. 2017. Vol. 7, no. 1. P. 2193. https://doi.org/10.1038/s41598-017-02460-2.
  6. Genbank. The Nucleotide database. 2021. URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/nucleotide.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. The results of the protein expression analysis with Western Blot

Download (129KB)
3. Fig. 2. Results of electrophoretic analysis after T7 endonuclease treatment of the synthetic control and the test sample (SpCas9), the numbering indicates the number of the well from the aliquotation scheme of the samples (тable 7)

Download (261KB)
4. Fig. 3. Results of electrophoretic analysis after T7 endonuclease treatment of the test sample (DsCas9), the numbering indicates the number of the well from the aliquotation scheme of the samples (тable 7)

Download (219KB)
5. Fig. 4. Results of electrophoretic analysis after T7 endonuclease treatment of the synthetic control and the test sample (DfCas9), the numbering indicates the number of the well from the aliquotation scheme of the samples (тable 7)

Download (295KB)

Copyright (c) 2021 Vlasova Y.V., Madera D.A., Gershovich P.M.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».