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Que é CRISPR/Cas9?

No final dos anos 80 e do meados dos anos 90, os genomas de linhagens diversas das bactérias e o archaea (o último que representa um domínio de micro-organismos prokaryotic único-celulados) revelaram os conjuntos de repetições palíndromas curtos regularmente interspaced, conhecidos hoje sob a abreviatura CRISPR. Mais tarde encontrou-se que estes repetem a parte das seqüências (consideradas previamente díspares) um grupo de características comum.

Em 2005, uma relação entre disposições de CRISPR e a protecção do anfitrião contra a invasão dos elementos genéticos foram estabelecidas, que impulsionaram uma miríade dos estudos genéticos e bioquímicos que exploram os detalhes intrincados desta barreira genética complexa. Isto conduziu por sua vez à descoberta das proteínas (Cas) CRISPR-associadas, que são (ao lado das repetições, dos espaçadores e das regiões de líder parcialmente conservadas) componentes funcionais essenciais deste tipo surpreendente de sistema imunitário adaptável.

Hoje, CRISPR/Cas9 é adaptado com sucesso para a edição do genoma de vários organismos, oferecendo uma técnica revolucionária para pesquisadores em todo o mundo. Oferece um número de vantagens sobre o outro genoma que edita aproximações (tais como a transcrição activador-como effectors e dedos do zinco).

Etapas da acção de CRISPR-CAS

Porque é o caso com outros tipos de sistemas imunitários, função de sistemas de CRISPR-CAS no princípio da discriminação do “auto-nonself”. Em curto, o objetivo é incorporar pequenas notícias do ADN estrangeiro (igualmente conhecido como espaçadores) em um locus de CRISPR entre uma série de repetições curtos, seguida pela transcrição dos locus e o processamento daqueles transcritos para gerar RNAs pequeno (crRNAs), que guiam subseqüentemente os endonucleases que visam o ADN de invasão.

Conseqüentemente a acção do sistema de CRISPR-CAS é dividida geralmente em três etapas. Um passo inicial é a fase da aquisição onde o ADN do estrangeiro é integrado dentro no genoma bacteriano, isto é a adaptação da incorporação do espaçador ocorre. Cas1 e Cas2 são as proteínas que formam um giratório complexo quase-autônomo e conservado para esta etapa.

A segunda etapa é a biogénese do crRNA, onde os locus de CRISPR são transcritos e processados naqueles RNAs pequeno. Ocorre empregando um endonuclease do RNA complexo ou através de um mecanismo alternativo com RNase bacteriano II e uma espécie auxiliar do RNA. Os crRNAs maduros podem ser limitados por uma proteína do Cas (este é o lugar aonde Cas9 vem jogar), mas igualmente por diversas outras proteínas do Cas, que é a base da classificação de sistemas diferentes de CRISPR.

O terço e o passo final são a interferência do ADN ou do RNA, onde o reconhecimento e a destruição do ácido nucleico do alvo ocorrem pela actividade comum do crRNA e das proteínas do Cas. Estas três etapas formam um sistema autônomo eficaz que possa ocorrer em uma pilha individual, que seja uma condição prévia para organismos com comportamento unicellular.

Classificação de sistemas de CRISPR e o papel de Cas9

Porque há uma pletora de proteínas diversas do Cas, de locus de CRISPR, assim como de potencial para eventos horizontais de transferência, a classificação de sistemas de CRISPR-CAS é bastante uma tarefa incómoda. A classificação a mais de uso geral distingue três tipos do sistema de CRISPR-CAS, cada um com diversos subgrupos. Uma proposição recente de um quarto tipo é ainda controversa na comunidade científica.

Tipo - 1 sistema é determinado pela ocorrência da proteína Cas3 da indicação, que contem os domínios do DNAase e do helicase usados para degradar o alvo. Seis subtipos deste sistema foram identificados, e além cas1, cas2 e cas3 dos genes, todo codifique a Cascata-como o complexo que liga o crRNA e localiza o alvo.

O tipo - sistema 2 é um tanto original em comparação com os outros sistemas de CRISPR-CAS, desde que somente uma proteína do Cas é realmente necessário para o silêncio do gene - isto é a proteína Cas9. É envolvido no processamento dos crRNAs, mas é igualmente responsável da destruição do ADN do alvo. A simplicidade deste sistema faz complacente à conversão para o genoma que edita, que é um campo ràpida de progresso que excite pesquisadores biomedicáveis em todo o mundo.

O tipo 3 sistema é determinado pela ocorrência da proteína Cas10 da indicação, cujas as funções não são ainda completamente claras. A especificidade deste sistema de CRISPR-CAS tem a possibilidade para visar o ADN e o RNA (visto que tipo - 1 e 2 sistemas visam somente o ADN). Ao lado do tipo - 1 sistema, se pode encontrar nas bactérias e no archaea semelhantes (em comparação com o tipo - 2 sistemas que são encontrados exclusivamente nas bactérias).

Todos os sistemas acima mencionados de CRISPR-CAS são considerados ser os elementos genéticos móveis que exibem transferências horizontais freqüentes, que explica sua predominância alta no mundo prokaryotic. O grau de sua variabilidade pode ser usado como um marcador da diversidade e da evolução de determinada espécie, e pode-se igualmente ver enquanto um registro genético dos eventos da “vacinação” (que refletem as mudanças em circunstâncias ambientais ao longo do tempo).

Fontes

  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 visado que edita em pilhas humanas usando CRISPR/Cas Nucleases e guia truncado RNAs. Em: Doudna JA, Sontheimer EJ, editores. O uso de CRISPR/cas9, ZFNs, TALENs em gerar alterações específicas do genoma do local. 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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