Systemy CRISPR / Cas • Vera Mukhina • Naukowy Obraz Dnia na temat "Elementów" • Genetyka

Systemy CRISPR / Cas

Rysunek pokazuje mechanizm działania "inteligentnych nożyczek" dla DNA – systemy CRISPR / Cas. Skrót ten kryje potężne narzędzie do edycji genomów, których mechanizm działania, jak to często bywa, został przeoczony przez naturę i służący człowiekowi.

Wiele bakterii i archeonów ma odpowiednik naszego układu odpornościowego. Pozwala na zapamiętywanie wirusów i zatrzymywanie powtarzających się prób infekcji. Specjalna sekcja DNA (kaseta CRISPR, ang. Clustered Regular Interspaced Short Palindromic Repeats) jest używana jako urządzenie pamięci masowej, wygląda jak wiele unikalnych sekwencji oddzielonych powtórzeniami. Unikalne sekwencje są fragmentami kodu genetycznego wirusów, które kiedyś próbowały zainfekować bakterię, w rzeczywistości, jej identyfikatory. Za każdym razem, gdy bakteria radzi sobie z infekcją wirusową, fragment wirusowego DNA wstawia się na początku kasety. Tak więc okazuje się, że jest to karta medyczna bakterii, gdzie wszystkie jej choroby są rejestrowane w porządku chronologicznym.

Tak zwany CRISPR-RNA (crRNA), zsyntetyzowany z tego miejsca, wiąże się z kompleksem białkowym Cas, również kodowanym w genomie bakterii. Jak szeryf z portretem zbrodniarza,Cas (oznaczony beżowo na górnej figurze) z crRNA (zielony) porusza się wokół komórki i gdy spotyka się z samym przestępcą – kod wirusa z regionem homologicznym (niebieski) – odcina go, tłumiąc infekcję.

Teoretycznie system ten powinien wycinać nie tylko wirusowy DNA, ale także jego własny w miejscu, w którym znajduje się kaseta CRISPR. Nie dzieje się tak, ponieważ bakteria może odróżnić swój DNA od obcego poprzez dodatkowe sekwencje znakowania DNA. W niektórych typach systemów DNA bakteryjne jest oznakowane, aw niektórych wirusowe.

Kompleks z białkiem Cas9 znajduje fragment DNA (niebieski) homologiczne do istniejącego crRNA (zielony), hybrydyzuje z nim i tworzy dwuniciowe nacięcie, w którym żądany region jest wstawiany z zastosowaniem rekombinacji homologicznej na podstawie próbki. Próbka składa się z sekwencji homologicznej (niebieski), wyposażone we wkładkę (czerwony) w odpowiednim miejscu. Obraz z sites.tufts.edu

Okazało się, że Cas może działać nie tylko w komórkach bakterii. Jeśli poślizgniesz go zamiast jakiegokolwiek innego kodu wirusa crRNA c, przetnie on DNA tam, gdzie jest fragment homologiczny.Właściwość ta została wynaleziona do użycia przy edycji genomu: po pierwsze, za pomocą tych "inteligentnych nożyczek" dokonuje się cięcia pożądanej sekcji DNA, a następnie uszkodzenie jest "leczone" przy użyciu danej próbki DNA, która zawiera wymagane zmiany.

Zdjęcie z artofthecell.com.

Zobacz także:
1) System odporności prokariotycznej pomoże edytować genom "Elementy", 12.03.2013.
2) Bakterie dziedziczą nabytą odporność, "Elementy", 01/21/2010.

Vera Mukhina


Like this post? Please share to your friends:

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: