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Che cosa è CRISPR/Cas9?

Verso la fine degli anni 80 e del metà degli anni '90, i genoma di diversi stirpi dei batteri e il archaea (l'ultimo che rappresenta un dominio dei microrganismi prokaryotic unicellulari) hanno rivelato i cluster di brevi ripetizioni palindromiche regolarmente interspaced, conosciuti oggi nell'ambito dell'abbreviazione CRISPR. Più successivamente è stato trovato che questi ripetono l'azione di sequenze (precedentemente considerate disparate) un insieme delle funzionalità comune.

Nel 2005, un collegamento fra le schiere di CRISPR e la protezione del host contro l'invasione degli elementi genetici è stato stabilito, che hanno amplificato una miriade degli studi genetici e biochimici che esplorano i dettagli complessi di questa barriera genetica complessa. Ciò a sua volta piombo alla scoperta delle proteine (Cas) CRISPR-associate, che sono (accanto alle ripetizioni, ai distanziatori ed alle regioni di guida parzialmente conservate) componenti funzionali essenziali di questo tipo sorprendente di sistema immunitario adattabile.

Oggi, CRISPR/Cas9 si adatta con successo per modificare del genoma di vari organismi, offrente una tecnica rivoluzionaria per i ricercatori intorno al mondo. Offre una serie di vantaggi sopra l'altro genoma che modifica gli approcci (quali gli effettori ed i dito di zinca del tipo di attivatore della trascrizione).

Punti di atto di CRISPR-CAS

Poichè è il caso con altri tipi di sistemi immunitari, funzione di sistemi di CRISPR-CAS per principio della distinzione “auto--nonself„. In breve, lo scopo è di incorporare i frammenti del DNA estraneo (anche conosciuto come i distanziatori) in un luogo di CRISPR fra una serie di brevi ripetizioni, seguita dalla trascrizione dei luoghi ed il trattamento di quelle trascrizioni per generare piccolo RNAs (crRNAs), che successivamente guidano gli endonucleasi che mirano al DNA d'invasione.

Di conseguenza l'atto del sistema di CRISPR-CAS è diviso solitamente in tre punti. Un passo iniziale è la fase di acquisizione dove il DNA dello straniero è integrato dentro nel genoma batterico, cioè l'adattamento dell'incorporazione del distanziatore ha luogo. Cas1 e Cas2 sono proteine che formano un chiave complesso quasi autonomo e conservato per questo punto.

Il secondo punto è la biogenesi del crRNA, dove i luoghi di CRISPR sono trascritti e trasformati nei quei piccolo RNAs. Ha luogo impiegando un endonucleasi del RNA complesso o attraverso un meccanismo alternativo con RNAsi batterica II e le specie di un RNA dell'aiutante. I crRNAs maturi possono essere limitati da una proteina di Cas (questo è dove Cas9 viene a giocare), ma anche da parecchie altre proteine di Cas, che è la base della classificazione dei sistemi differenti di CRISPR.

Il terzo e la tappa finale è interferenza del RNA o del DNA, dove il riconoscimento e la distruzione dell'acido nucleico dell'obiettivo ha luogo da attività unita di crRNA e delle proteine di Cas. Questi tre punti formano un efficace sistema autonomo che può avere luogo in una cella determinata, che è un presupposto per gli organismi con comportamento unicellulare.

Classificazione dei sistemi di CRISPR ed il ruolo di Cas9

Poichè c'è una pletora di diverse proteine di Cas, di luoghi di CRISPR come pure di potenziale per gli eventi orizzontali di trasferimento, la classificazione dei sistemi di CRISPR-CAS è abbastanza un compito ingombrante. La classificazione più comunemente usata distingue tre tipi di sistemi di CRISPR-CAS, ciascuno con parecchi sottogruppi. Una proposta recente di un quarto tipo è ancora discutibile in comunità scientifica.

Il sistema di tipo 1 è determinato dall'avvenimento della proteina Cas3 dell'marchio di garanzia, che contiene sia i domini di helicase che della dnaasi usati per degradare l'obiettivo. Sei sottotipi di questo sistema sono stati identificati ed oltre cas1, cas2 e cas3 ai geni, tutti codifichi un complesso del tipo di cascata che lega il crRNA e segna l'obiettivo con esattezza.

Il tipo - il sistema 2 è in qualche modo unico rispetto agli altri sistemi di CRISPR-CAS, poiché soltanto una proteina di Cas è realmente necessaria per fare tacere del gene - questo è la proteina Cas9. È compreso nel trattamento dei crRNAs, ma è egualmente incaricato della distruzione del DNA dell'obiettivo. La semplicità di questo sistema lo rende compiacente alla conversione per il genoma che modifica, che è un campo rapido di progressione che eccita i ricercatori biomedici intorno al mondo.

Il tipo 3 sistema è determinato dall'avvenimento della proteina Cas10 dell'marchio di garanzia, di cui le funzioni non sono ancora completamente chiare. La specificità di questo sistema di CRISPR-CAS ha la possibilità per mirare sia al DNA che al RNA (mentre il tipo 1 e 2 sistemi mirano soltanto al DNA). Accanto al sistema di tipo 1, può essere trovato in batteri e in archaea simili (rispetto a tipo - 2 sistemi che sono trovati esclusivamente in batteri).

Tutti i sistemi suddetti di CRISPR-CAS sono considerati come elementi genetici mobili che esibiscono i frequenti trasferimenti orizzontali, che spiega la loro alta prevalenza nel mondo prokaryotic. Il grado di loro variabilità può essere usato come indicatore della diversità e dell'evoluzione di determinate specie e può inoltre essere veduto mentre una registrazione genetica degli eventi “della vaccinazione„ (che riflettono col passare del tempo i cambiamenti nelle condizioni ambientali).

Sorgenti

  1. http://genesdev.cshlp.org/content/28/17/1859.full
  2. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3694601/
  3. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4025954/
  4. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0300908415001042
  5. http://gcat.davidson.edu/mediawiki-1.19.1/images/d/d6/Evolution_and_Classification_of_the_CRISPR-Cas_systems-_Makarova.pdf
  6. https://international.neb.com/tools-and-resources/feature-articles/crispr-cas9-and-targeted-genome-editing-a-new-era-in-molecular-biology
  7. Fu Y, Reyon D, Joung JK. Genoma mirato a che modifica in cellule umane facendo uso di CRISPR/Cas Nucleases e guida tronca RNAs. In: Doudna JA, Sontheimer EJ, editori. L'uso di CRISPR/cas9, ZFNs, TALENs nella generazione delle alterazioni specifiche del genoma del sito. Elsevier, 2014; pp. 21-46.

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Last Updated: Apr 30, 2019

Dr. Tomislav Meštrović

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Dr. Tomislav Meštrović

Dr. Tomislav Meštrović is a medical doctor (MD) with a Ph.D. in biomedical and health sciences, specialist in the field of clinical microbiology, and an Assistant Professor at Croatia's youngest university - University North. In addition to his interest in clinical, research and lecturing activities, his immense passion for medical writing and scientific communication goes back to his student days. He enjoys contributing back to the community. In his spare time, Tomislav is a movie buff and an avid traveler.

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