Видео: Как работи КРИСПЪР
27.02.2021, Оригинал
Може да гледате горното видео отделно
Системата Cas9-CRISPR е инструмент за разрязване на ДНК при определени целеви места. Тази технология вече революционизира генното редактиране. Учените винаги търсят нови възможности, така че какво още може да направи КРЪСПЪР.
КРИСПЪР: генно редактиране и още
Представено от Nature-Methods и продуцирано от Dharmacon (TM)
Откакто е открит в бактериалната имунна система, CRISPR-Cas9 е приет като мощен инструмент за геномни изследвания. В системата има два компонента: ДНК-режещ протеин, наречен Cas9, и РНК-молекула (Single Guide RNA, sgRNA), известна като водеща РНК. Свързани заедно, те образуват комплекс, който може да идентифицира и изреже специфични участъци от ДНК.
Първо, Cas9 трябва да намери и да се свърже с една обща последователност на генома, наречена ПАМ (PAM). След като PAM е обвързан, водещата РНК размотава част от двойната спирала. РНК-веригата е проектирана да съвпада и да се свързва с определена последователност в ДНК. След като бъде намерена правилната последователност, Cas9 може да разреже ДНК-то. Двете му нуклеазни домейни правят ник-ове (прекъсвания), което води до двуверижно скъсване. Въпреки че клетката ще се опита да поправи прекъсването, процесът на фиксиране е склонен към грешки и често неволно въвежда мутации, които деактивират гена.
Това прави CRISPR чудесен инструмент за отстраняване на специфични гени. Но прекъсването на двойните вериги не е всичко, което КРИСПЪР може да направи. Някои изследователи деактивират един или и двата режещи домейна на Cas9 и закрепват нови ензими върху протеина. След това Cas9 може да се използва за транспортиране на тези ензими до определена ДНК-последователност. В един пример Cas9 е слят с ензим, дезаминаза, която мутира специфични ДНК-бази. В крайна сметка замества цитодин с финадин. Този вид прецизно редактиране на гена означава, че можете да превърнете болестта, причиняваща мутация, в здравословна версия на гена или да въведете стоп кодон на определено място.
Но това не е само свързано с редактирането на гени. Няколко лаборатории работят върху начини за използване на КРИСПЪР за насърчаване на генната транскрипция. Те правят това, като напълно деактивират Cas9, за да не може повече да реже ДНК-то. Вместо това транскрипционните активатори се добавят към Cas9, но или ги сливат директно или чрез низ от пептиди. Като алтернатива, активаторите могат да бъдат привлечени към водещата РНК вместо това. Тези активатори привличат механизмите за транскрипция на клетките, довеждайки РНК-полимеразата и други фактори до целта и увеличавайки транскрипцията на този ген.
Същият принцип се отнася и за заглушаването на гените. Крабов домейн, слят с Cas9, инактивира транскрипцията, като набира още фактори, които физически блокират гена. И още една добра идея за използването на CRISPR е да прикачите флуоресцентни протеини към комплекса. Така че можете да видите къде се намират определени ДНК-последователности в клетката. Това може да бъде полезно за неща като визуализиране на 3D-архитектурата на генома. Или да боядисате цялата хромозома и да следите нейното положение в ядрото.
CRISPR вече промени облика на изследванията, но тези нови идеи показват, че постигнатото до момента може да бъде само върхът на айсберга, когато става въпрос за потенциала на CRISPR. Каквото и да следва, изглежда, че революцията CRISPR далеч не е приключила.
