CRISPR-Cas9, foarfece revoluționare a ADN-ului în ingineria genetică - Ce este pe placa mea
Eliminați bolile genetice, creați noi medicamente, modificați ADN-ul unui embrion, Crispr-Cas9 ar putea face totul posibil ... Mecanismele biologice ale CRISPR-Cas9 au fost dezvăluite în Științe, jurnalul științific internațional) în 2012 de Jennifer Doudna de la Universitatea din California și Emmanuelle Charpentier de la Institutul Max Planck pentru infecții biologice din Berlin, dar Feng Zhang de la MIT avea drepturile asupra brevetului. Aceste 2 femei au primit numeroase premii, inclusiv Fundația Breakthrough Prize, Premiul L’Oréal-Unesco pentru femei în știință. Unii se gândesc și la viitorul Premiu Nobel ...
Actualizare: miercuri, 7 octombrie 2020, Jennifer Doudna și Emmanuelle Charpentier tocmai au primit Premiul Nobel pentru chimie pentru munca lor privind editarea genomului. Pentru a înțelege cum funcționează CRISPR-Cas9, îmi voi aminti câteva elemente de bază despre genetică.
Toate celulele noastre conțin ADN
Ca o reamintire, ADN-ul este o dublă spirală compusă dintr-o secvență bine definită de baze azotate (A, C, G, T) care conține informații genetice. ADN-ul este transcris în ARN (o secvență cu o singură catenă) care este apoi tradus în proteine.
Secvențele acestor baze azotate formează un cod. Coduri ADN pentru gene. Genele (porțiuni de ADN) definesc cine suntem (culoarea ochilor, culoarea părului, sinteza proteinelor etc.). Schimbarea genelor în celulele vii este dificilă.
Cum funcționează CRISPR-Cas9
În urmă cu câțiva ani, cercetătorii au descoperit că și bacteriile au un fel de sistemul imunitar adaptativ (memoria imună). Bacteriile pot fi atacate de viruși precum bacteriofagii. După un atac de virus, bacteriile vor stoca informații despre acest ADN viral în „ distanțieri ": Regiunile CRISPR (repetări palindromice scurte grupate împreună și între spații regulate) conțin un alternanță de secvențe scurte repetate și secvențe „distanțieri”. Aceste distanțieri suntADN străin integrat de gazdă. Aceste secvențe CRISPR se găsesc și în Archaea (o altă ramură a lumii vii).
Dacă bacteriile sunt atacate din nou de același virus, va crea un ARN ghid (ARNg) care se potrivește cu ADN-ul virusului. Enzima Cas9 va integra acest ARN, care îl va ghida către ADN-ul viral de tăiat. Tăierea acestui ADN viral va începe atunci când Cas9 găsește un site PAM. Proteina Cas9 se leagă de ADN-ul țintă și efectuează o rupere de ADN dublu catenar. Tăierea ADN-ului viral va ucide virusul. Proteina Cas9 face parte din familia de nucleaze, care se comportă ca. foarfece pe ADN. Cercetătorii au descoperit că acest sistem poate tăia ADN-ul viral, dar și toate secvențele de ADN de la a loc precis. Locația limită se bazează pe specificitate complementaritatea bazelor dintre ARN ghid și ADN țintă.
Deci doar unul ARN ghid pentru ca sistemul CRISPR-Cas9 să taie ADN-ul într-o locație vizată. După ce ADN-ul este tăiat, această rupere este reparată prin recombinare omologă sau joncțiune finală neomologă (NHEJ). Recombinarea omologă este schimbul de secvențe de nucleotide între două molecule de ADN identice (între cromozomul deteriorat și cromozomul omolog intact). NHEJ re-lipeste pur și simplu cele două fire ADN separate.
Dacă nu v-ați dat seama, nu ezitați să urmăriți acest videoclip excelent:
Alte tehnici de modificare a ADN-ului:
- Reprezentarea 3D a meganucleazei
meganucleaz recunoaște secvențe ADN foarte lungi (> 12 perechi de baze). Atașându-se de ADN-ul țintă, provoacă ruperea ADN-ului cu dublă catenă. Există 3 tipuri: meganucleaze intronice, codificate de gene independente sau inteine.