Programmable, multiplexed and orthogonal gene control in bacteria with attenuated Cas13d systems – Nature Biotechnology

Programmable, multiplexed and orthogonal gene control in bacteria with attenuated Cas13d systems – Nature Biotechnology


  • Khalil, A. S. & Collins, J. J. Synthetic biology: applications come of age. Nat. Rev. Genet. 11, 367–379 (2010).

    Article 
    CAS 
    PubMed 

    Google Scholar 

  • Pickar-Oliver, A. & Gersbach, C. A. The next generation of CRISPR–Cas technologies and applications. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 20, 490–507 (2019).

    Article 
    CAS 
    PubMed 
    PubMed Central 

    Google Scholar 

  • Bikard, D. et al. Programmable repression and activation of bacterial gene expression using an engineered CRISPR–Cas system. Nucleic Acids Res. 41, 7429–7437 (2013).

    Article 
    CAS 
    PubMed 
    PubMed Central 

    Google Scholar 

  • Gilbert, L. A. et al. CRISPR-mediated modular RNA-guided regulation of transcription in eukaryotes. Cell 154, 442–451 (2013).

    Article 
    CAS 
    PubMed 
    PubMed Central 

    Google Scholar 

  • Abudayyeh, O. O. et al. C2c2 is a single-component programmable RNA-guided RNA-targeting CRISPR effector. Science 353, aaf5573 (2016).

    Article 
    PubMed 
    PubMed Central 

    Google Scholar 

  • Abudayyeh, O. O. et al. RNA targeting with CRISPR–Cas13. Nature 550, 280–284 (2017).

    Article 
    PubMed 
    PubMed Central 

    Google Scholar 

  • Aman, R. et al. RNA virus interference via CRISPR/Cas13a system in plants. Genome Biol 19, 1 (2018).

    Article 
    PubMed 
    PubMed Central 

    Google Scholar 

  • Tieu, V. et al. A versatile CRISPR–Cas13d platform for multiplexed transcriptomic regulation and metabolic engineering in primary human T cells. Cell 187, 1278–1295 (2024).

    Article 
    CAS 
    PubMed 
    PubMed Central 

    Google Scholar 

  • Cox, D. B. T. et al. RNA editing with CRISPR–Cas13. Science 358, 1019–1027 (2017).

    Article 
    CAS 
    PubMed 
    PubMed Central 

    Google Scholar 

  • Xu, C. et al. Programmable RNA editing with compact CRISPR–Cas13 systems from uncultivated microbes. Nat. Methods 18, 499–506 (2021).

    Article 
    CAS 
    PubMed 

    Google Scholar 

  • Yang, L.-Z. et al. Dynamic imaging of RNA in living cells by CRISPR–Cas13 systems. Mol. Cell 76, 981–997 (2019).

    Article 
    CAS 
    PubMed 

    Google Scholar 

  • Meeske, A. J., Nakandakari-Higa, S. & Marraffini, L. A. Cas13-induced cellular dormancy prevents the rise of CRISPR-resistant bacteriophage. Nature 570, 241–245 (2019).

    Article 
    CAS 
    PubMed 
    PubMed Central 

    Google Scholar 

  • Zhang, K. et al. CRISPR/Cas13d-mediated microbial RNA knockdown. Front. Bioeng. Biotechnol. 8, 856 (2020).

    Article 
    PubMed 
    PubMed Central 

    Google Scholar 

  • Jain, I. et al. tRNA anticodon cleavage by target-activated CRISPR–Cas13a effector. Sci. Adv. 10, eadl0164 (2024).

    Article 
    CAS 
    PubMed 
    PubMed Central 

    Google Scholar 

  • Tong, H. et al. High-fidelity Cas13 variants for targeted RNA degradation with minimal collateral effects. Nat. Biotechnol. 41, 108–119 (2023).

    Article 
    CAS 
    PubMed 

    Google Scholar 

  • Zhao, F. et al. A strategy for Cas13 miniaturization based on the structure and AlphaFold. Nat. Commun. 14, 5545 (2023).

    Article 
    CAS 
    PubMed 
    PubMed Central 

    Google Scholar 

  • Yang, P. et al. Allele-specific suppression of variant MHC with high-precision RNA nuclease CRISPR–Cas13d prevents hypertrophic cardiomyopathy. Circulation 150, 283–298 (2024).

    Article 
    CAS 
    PubMed 
    PubMed Central 

    Google Scholar 

  • Gama-Castro, S. et al. RegulonDB version 9.0: high-level integration of gene regulation, coexpression, motif clustering and beyond. Nucleic Acids Res. 44, D133–D143 (2016).

    Article 
    CAS 
    PubMed 

    Google Scholar 

  • Caspi, R. et al. The MetaCyc database of metabolic pathways and enzymes—a 2019 update. Nucleic Acids Res. 48, D445–D453 (2020).

    Article 
    CAS 
    PubMed 
    PubMed Central 

    Google Scholar 

  • Qi, L. S. et al. Repurposing CRISPR as an RNA-guided platform for sequence-specific control of gene expression. Cell 152, 1173–1183 (2013).

    Article 
    CAS 
    PubMed 
    PubMed Central 

    Google Scholar 

  • Larson, M. H. et al. CRISPR interference (CRISPRi) for sequence-specific control of gene expression. Nat. Protoc. 8, 2180–2196 (2013).

    Article 
    CAS 
    PubMed 
    PubMed Central 

    Google Scholar 

  • Dong, C., Fontana, J., Patel, A., Carothers, J. M. & Zalatan, J. G. Synthetic CRISPR–Cas gene activators for transcriptional reprogramming in bacteria. Nat. Commun. 9, 2489 (2018).

    Article 
    PubMed 
    PubMed Central 

    Google Scholar 

  • Kim, G. et al. Tunable translation-level CRISPR interference by dCas13 and engineered gRNA in bacteria. Nat. Commun. 15, 5319 (2024).

    Article 
    CAS 
    PubMed 
    PubMed Central 

    Google Scholar 

  • Cardiff, R. A., Faulkner, I. D., Beall, J. G., Carothers, J. M. & Zalatan, J. G. CRISPR–Cas tools for simultaneous transcription & translation control in bacteria. Nucleic Acids Res. 52, 5406–5419 (2024).

    Article 
    PubMed 
    PubMed Central 

    Google Scholar 

  • Charles, E. J. et al. Engineering improved Cas13 effectors for targeted post-transcriptional regulation of gene expression. Preprint at bioRxiv https://doi.org/10.1101/2021.05.26.445687 (2021).

  • Otoupal, P. B., Cress, B. F., Doudna, J. A. & Schoeniger, J. S. CRISPR–RNAa: targeted activation of translation using dCas13 fusions to translation initiation factors. Nucleic Acids Res. 50, 8986–8998 (2022).

    Article 
    CAS 
    PubMed 
    PubMed Central 

    Google Scholar 

  • Xu, X. et al. CRISPR/Cas13X-assisted programmable and multiplexed translation regulation for controlled biosynthesis. Nucleic Acids Res. 53, gkae1293 (2025).

    Article 
    PubMed 
    PubMed Central 

    Google Scholar 

  • Hayes, V. M. et al. RNA-mediated CRISPR–Cas13 inhibition through crRNA structural mimicry. Science 388, 387–391 (2025).

    Article 
    CAS 
    PubMed 
    PubMed Central 

    Google Scholar 

  • Zhang, S. & Voigt, C. A. Engineered dCas9 with reduced toxicity in bacteria: implications for genetic circuit design. Nucleic Acids Res. 46, 11115–11125 (2018).

    CAS 
    PubMed 
    PubMed Central 

    Google Scholar 

  • Huang, H.-H. et al. dCas9 regulator to neutralize competition in CRISPRi circuits. Nat. Commun. 12, 1692 (2021).

    Article 
    CAS 
    PubMed 
    PubMed Central 

    Google Scholar 

  • Kiani, S. et al. Cas9 gRNA engineering for genome editing, activation and repression. Nat. Methods 12, 1051–1054 (2015).

    Article 
    CAS 
    PubMed 
    PubMed Central 

    Google Scholar 

  • Kuo, H.-C., Prupes, J., Chou, C.-W. & Finkelstein, I. J. Massively parallel profiling of RNA-targeting CRISPR–Cas13d. Nat. Commun. 15, 498 (2024).

    Article 
    CAS 
    PubMed 
    PubMed Central 

    Google Scholar 

  • Chan, L. Y., Mugler, C. F., Heinrich, S., Vallotton, P. & Weis, K. Non-invasive measurement of mRNA decay reveals translation initiation as the major determinant of mRNA stability. eLife 7, e32536 (2018).

    Article 
    PubMed 
    PubMed Central 

    Google Scholar 

  • Celesnik, H., Deana, A. & Belasco, J. G. Initiation of RNA decay in Escherichia coli by 5′ pyrophosphate removal. Mol. Cell 27, 79–90 (2007).

    Article 
    CAS 
    PubMed 
    PubMed Central 

    Google Scholar 

  • Laalami, S., Zig, L. & Putzer, H. Initiation of mRNA decay in bacteria. Cell. Mol. Life Sci. 71, 1799–1828 (2014).

    Article 
    CAS 
    PubMed 

    Google Scholar 

  • Gyorgy, A. et al. Isocost lines describe the cellular economy of genetic circuits. Biophys. J. 109, 639–646 (2015).

    Article 
    CAS 
    PubMed 
    PubMed Central 

    Google Scholar 

  • Qian, Y., Huang, H.-H., Jiménez, J. I. & Del Vecchio, D. Resource competition shapes the response of genetic circuits. ACS Synth. Biol. 6, 1263–1272 (2017).

    Article 
    CAS 
    PubMed 

    Google Scholar 

  • Jones, R. D. et al. An endoribonuclease-based feedforward controller for decoupling resource-limited genetic modules in mammalian cells. Nat. Commun. 11, 5690 (2020).

    Article 
    CAS 
    PubMed 
    PubMed Central 

    Google Scholar 

  • Shi, P. et al. Collateral activity of the CRISPR/RfxCas13d system in human cells. Commun. Biol. 6, 334 (2023).

    Article 
    CAS 
    PubMed 
    PubMed Central 

    Google Scholar 

  • Wang, Y.-H. et al. Advances in engineering the production of the natural red pigment lycopene: a systematic review from a biotechnology perspective. J. Adv. Res. 46, 31–47 (2023).

    Article 
    CAS 
    PubMed 

    Google Scholar 

  • Alper, H., Jin, Y.-S., Moxley, J. & Stephanopoulos, G. Identifying gene targets for the metabolic engineering of lycopene biosynthesis in Escherichia coli. Metab. Eng. 7, 155–164 (2005).

    Article 
    CAS 
    PubMed 

    Google Scholar 

  • Li, Y. et al. Metabolic engineering of Escherichia coli using CRISPR–Cas9 meditated genome editing. Metab. Eng. 31, 13–21 (2015).

    Article 
    PubMed 

    Google Scholar 

  • Wang, Z., Sun, J., Yang, Q. & Yang, J. Metabolic engineering Escherichia coli for the production of lycopene. Molecules 25, 3136 (2020).

    Article 
    CAS 
    PubMed 
    PubMed Central 

    Google Scholar 

  • Ko, S. C. & Woo, H. M. CRISPR–dCas13a system for programmable small RNAs and polycistronic mRNA repression in bacteria. Nucleic Acids Res. 52, 492–506 (2024).

    Article 
    CAS 
    PubMed 
    PubMed Central 

    Google Scholar 

  • Boronat, A. & Rodríguez-Concepción, M. in Biotechnology of Isoprenoids (eds Schrader, J. & Bohlmann, J.) (Springer, 2015).

  • Bot, J. F., van der Oost, J. & Geijsen, N. The double life of CRISPR–Cas13. Curr. Opin. Biotechnol. 78, 102789 (2022).

    Article 
    CAS 
    PubMed 

    Google Scholar 

  • Kelley, C. P., Haerle, M. C. & Wang, E. T. Negative autoregulation mitigates collateral RNase activity of repeat-targeting CRISPR–Cas13d in mammalian cells. Cell Rep. 40, 111226 (2022).

    Article 
    CAS 
    PubMed 
    PubMed Central 

    Google Scholar 

  • Wan, Y., Helenek, C., Coraci, D. & Balázsi, G. Optimizing a CRISPR–Cas13d gene circuit for tunable target RNA downregulation with minimal collateral RNA cutting. ACS Synth. Biol. 13, 3212–3230 (2024).

    Article 
    CAS 
    PubMed 
    PubMed Central 

    Google Scholar 

  • Hart, S. K. et al. Precise RNA targeting with CRISPR–Cas13d. Nat. Biotechnol. 44, 64–69 (2025).

    Article 
    PubMed 

    Google Scholar 

  • Calvert, R. W. et al. Structures of tRNA-bound CRISPR–Cas13 reveal universal HEPN RNase mechanisms. Preprint at bioRxiv https://doi.org/10.64898/2025.12.03.690598 (2025).

  • Abramson, J. et al. Accurate structure prediction of biomolecular interactions with AlphaFold 3. Nature 630, 493–500 (2024).

    Article 
    CAS 
    PubMed 
    PubMed Central 

    Google Scholar 

  • Depardieu, F. & Bikard, D. Gene silencing with CRISPRi in bacteria and optimization of dCas9 expression levels. Methods 172, 61–75 (2020).

    Article 
    CAS 
    PubMed 

    Google Scholar 

  • Abraham, M. J. et al. GROMACS: high performance molecular simulations through multi-level parallelism from laptops to supercomputers. SoftwareX 1–2, 19–25 (2015).

    Article 

    Google Scholar 

  • Livak, K. J. & Schmittgen, T. D. Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2−ΔΔCT method. Methods 25, 402–408 (2001).

    Article 
    CAS 
    PubMed 

    Google Scholar 

  • Bolger, A. M., Lohse, M. & Usadel, B. Trimmomatic: a flexible trimmer for Illumina sequence data. Bioinformatics 30, 2114–2120 (2014).

    Article 
    CAS 
    PubMed 
    PubMed Central 

    Google Scholar 

  • Bray, N. L., Pimentel, H., Melsted, P. & Pachter, L. Near-optimal probabilistic RNA-seq quantification. Nat. Biotechnol. 34, 525–527 (2016).

    Article 
    CAS 
    PubMed 

    Google Scholar 

  • Love, M. I., Huber, W. & Anders, S. Moderated estimation of fold change and dispersion for RNA-seq data with DESeq2. Genome Biol. 15, 550 (2014).

    Article 
    PubMed 
    PubMed Central 

    Google Scholar 

  • Leave a Reply

    Your email address will not be published. Required fields are marked *

    ಕ್ಯಾಲಿಫೋರ್ನಿಯಾ ಚುನಾವಣಾ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಸಿಎ ಚುನಾವಣಾ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಚುನಾವಣಾ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಕ್ಯಾಲಿಫೋರ್ನಿಯಾ ಚುನಾವಣೆ ಚುನಾವಣಾ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಕ್ಯಾಲಿಫೋರ್ನಿಯಾ ಕ್ಯಾಲಿಫೋರ್ನಿಯಾ ಪ್ರಾಥಮಿಕ ಕ್ಯಾಲಿಫೋರ್ನಿಯಾ ಪ್ರಾಥಮಿಕ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಇಂದು ಪ್ರಾಥಮಿಕ ಚುನಾವಣಾ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಸಿಎ ಗವರ್ನರ್ ರೇಸ್ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಕ್ಯಾಲಿಫೋರ್ನಿಯಾ ಗವರ್ನರ್ ಸ್ಟೀವ್ ಹಿಲ್ಟನ್ ಗವರ್ನರ್ ಕ್ಯಾಲಿಫೋರ್ನಿಯಾ ಚುನಾವಣೆಗಳು ಕ್ಯಾಲಿಫೋರ್ನಿಯಾ ಚುನಾವಣಾ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು 2026 ಕ್ಯಾಲಿಫೋರ್ನಿಯಾ ಗವರ್ನರ್ ರೇಸ್ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಕ್ಯಾಲಿಫೋರ್ನಿಯಾ ಸಿಎ ಪ್ರಾಥಮಿಕ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಕ್ಯಾಲಿಫೋರ್ನಿಯಾ ಪ್ರಾಥಮಿಕ 2026 ಕ್ಯಾಲಿಫೋರ್ನಿಯಾ ಗವರ್ನರ್ ರೇಸ್ ಪೋಲ್ಸ್ ಕ್ಯಾಲಿಫೋರ್ನಿಯಾದ ಗವರ್ನರ್ ಅನ್ನು ಯಾರು ಗೆದ್ದರು ಲಾ ಗವರ್ನರ್ ರೇಸ್ ಕ್ಯಾಲಿಫೋರ್ನಿಯಾ ಗವರ್ನರ್ ರೇಸ್ ಅನ್ನು ಯಾರು ಗೆದ್ದರು ಕ್ಯಾಲಿಫೋರ್ನಿಯಾ ಪ್ರಾಥಮಿಕ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು 2026 ಪ್ರಾಥಮಿಕ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಸಿಎ ಗವರ್ನರ್ ರೇಸ್ ಸಿಎ ಚುನಾವಣಾ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು 2026 ಗ್ಯಾವಿನ್ ನ್ಯೂಸಮ್ ಕ್ಯಾಲಿಫೋರ್ನಿಯಾ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಕ್ಯಾಲಿಫೋರ್ನಿಯಾ ಗವರ್ನರ್ 2026 ಅನ್ನು ಯಾರು ಗೆದ್ದರು ಕ್ಯಾಲಿಫೋರ್ನಿಯಾ ಗವರ್ನರ್ ಪ್ರೈಮರಿ ಕ್ಯಾಲಿಫೋರ್ನಿಯಾದಲ್ಲಿ ಗವರ್ನರ್ ರೇಸ್ ಅನ್ನು ಯಾರು ಗೆದ್ದರು ಸಿಎ ಪ್ರೈಮರಿ ಚುನಾವಣಾ ದಿನ ಕ್ಯಾಲಿಫೋರ್ನಿಯಾ ಕ್ಯಾಲಿಫೋರ್ನಿಯಾ ಗವರ್ನರ್ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಕ್ಯಾಲಿಫೋರ್ನಿಯಾ ಗವರ್ನರ್ ಚುನಾವಣಾ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಕ್ಯಾಲಿಫೋರ್ನಿಯಾದ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಚುನಾವಣೆ ಸಿಎ ಪ್ರಾಥಮಿಕ ಚುನಾವಣೆ ಕ್ಯಾಲಿಫೋರ್ನಿಯಾ ಚುನಾವಣೆಗಳು ಸಿಎ ಚುನಾವಣೆಗಳು ಸಿಎ ಗವರ್ನರ್ ಹಿಲ್ಟನ್ ಗವರ್ನರ್ ಕ್ಯಾಲಿಫೋರ್ನಿಯಾ ಪ್ರಾಥಮಿಕ ಚುನಾವಣೆ ಗವರ್ನರ್ ರೇಸ್ ಕ್ಯಾಲಿಫೋರ್ನಿಯಾ ಸಿಎ ಗವರ್ನರ್ ರೇಸ್ ಪೋಲ್ಸ್ ಲೈವ್ ಪ್ರಾಥಮಿಕ ಚುನಾವಣೆ ಕ್ಯಾಲಿಫೋರ್ನಿಯಾ ಕ್ಯಾಲಿಫೋರ್ನಿಯಾ ಗವರ್ನರ್ ರೇಸ್ ಅನ್ನು ಯಾರು ಗೆಲ್ಲುತ್ತಿದ್ದಾರೆ ಚುನಾವಣೆ ಸಿಎ ಚುನಾವಣೆ ಬೆಕೆರಾ ಗವರ್ನರ್ ಕ್ಯಾಲಿಫೋರ್ನಿಯಾ ಮತದಾನದ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಸ್ಟೀವ್ ಹಿಲ್ಟನ್ ಯಾರು ಕ್ಯಾಲಿಫೋರ್ನಿಯಾ ಗವರ್ನರ್ ಚುನಾವಣೆ ಸಿಎ ಚುನಾವಣೆ ಸಿಎ ಚುನಾವಣೆಗಳು ಸಿಎ ಪ್ರಾಥಮಿಕ ಚುನಾವಣೆಗಳು ಚುನಾವಣೆಗಳು ಇಂದು ಚುನಾವಣಾ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಸಿಎ ಗವರ್ನರ್ ರೇಸ್ ಅನ್ನು ಯಾರು ಗೆಲ್ಲುತ್ತಾರೆ ಸಿಎ ಮತದಾನದ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಸಿಎ ಚುನಾವಣೆಗಳು 2026 ಕ್ಯಾಲಿಫೋರ್ನಿಯಾ ಗವರ್ನರ್ ರೇಸ್