Frontera de las ciencias de la vida
Un modelo de lenguaje de proteínas modifica el PAM de CRISPR y el corte se acelera 50 veces
Un modelo de aprendizaje profundo entrenado con 45 000 PAM predijo la secuencia que reconocen las proteínas Cas y diseñó variantes que amplían el rango de dianas editables.
Las enzimas CRISPR-Cas solo cortan el ADN si junto a la diana hay una secuencia corta concreta, el PAM (protospacer-adjacent motif). Esta restricción limita los lugares del genoma que se pueden tocar, y modificar el reconocimiento del PAM exigía experimentos repetidos de crear y probar variantes sin cesar. Investigadores de Profluent Bio y del Hospital General de Massachusetts (EE. UU.) han presentado en Nature Biotechnology un modelo que sustituye este proceso por el cálculo.
Predicción del PAM solo a partir de la secuencia de la proteína
Los investigadores reunieron más de 45 000 PAM y entrenaron un modelo de aprendizaje profundo basado en un modelo de lenguaje de proteínas, «Protein2PAM». Este modelo predice la preferencia de PAM solo con la secuencia de aminoácidos de la proteína Cas, sin información estructural, y se aplicó a los sistemas CRISPR de tipo I, II y V. Mediante experimentos de mutación in silico también señaló los residuos decisivos para el reconocimiento del PAM en Cas9.
A continuación, con diseños propuestos por el modelo, «evolucionaron por computación» Nme1Cas9 y obtuvieron variantes que reconocen un rango de PAM más amplio y cuya velocidad de corte in vitro es hasta 50 veces superior a la del tipo silvestre. Esto significa que dianas inaccesibles por la restricción del PAM pueden pasar a ser objeto de edición.
Limitaciones
Es una investigación básica in vitro y en células, y, como al ampliar el rango de dianas también puede aumentar el riesgo de ediciones fuera de la diana, hace falta una evaluación de la precisión por separado.
- Entrenamiento con más de 45 000 PAM y predicción de la preferencia de PAM solo a partir de la secuencia, sin información estructural
- Aplicación a los sistemas CRISPR de tipo I, II y V y señalamiento de los residuos clave para el reconocimiento del PAM en Cas9
- Variantes de Nme1Cas9 con un rango de PAM ampliado y una velocidad de corte in vitro hasta 50 veces mayor
Limitaciones Es investigación básica in vitro y en células, y la ampliación del rango de dianas requiere evaluar a la vez el riesgo de edición fuera de la diana.
Artículo original
- Nayfach S, Bhatnagar A, Novichkov A, … Madani A · Profluent Bio·Massachusetts General Hospital (EE. UU.). Customizing CRISPR-Cas PAM specificity with protein language models. Nature Biotechnology. DOI: 10.1038/s41587-025-02995-0
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