CRISPR | термин в областта на ДНК изследванията
CRISPR е термин в областта на ДНК изследванията. Означава клъстерирани редовно разположени къси палиндромни повторения (clustered regularly-interspaced short palindromic repeats). Те са част от генетичния код при прокариотите: имат ги повечето бактерии и археи. Това е тяхната защита срещу атаки от страна на вируси. Структурата и функцията му са открити през 21 век.
CRISPR има много кратки повтарящи се последователности. Тези последователности са част от адаптивната имунна система на прокариотите. Тя им позволява да запомнят и да се противопоставят на бактериофагите, които са тяхна плячка. Те работят като вид придобит имунитет за бактериите.
Те могат да променят гените на почти всеки организъм. Те се използват от изследователите като инструмент за изрязване и вмъкване на гени при генетично модифициране (ГМ). Работи се по откриването на начини, по които те могат да се използват за атакуване на вирусни заболявания при хората (генна терапия).
Схема на CRISPR локус. Има три основни части. 1. cas гени, 2. водеща последователност и 3. масив от повторители-разделители. Разположението на трите компонента не винаги е както е показано
Каскаден протеин CRISPR (синьо), свързан с CRISPR РНК (зелено) и фагова ДНК (червено)
CRISPR/Cas9
Как работи
Всяко повторение е последвано от кратки сегменти от "дистанционна ДНК". Те идват от предишни излагания на бактериален вирус или плазмид. Разделителите на CRISPR разпознават и разрязват чуждите генетични елементи по начин, подобен на РНК интерференцията в еукариотните организми.
Всъщност интермедиите са фрагменти от ДНК на вируси, които преди това са се опитали да атакуват клетъчната линия. Чуждият източник на спейсърите е знак за изследователите, че системата CRISPR/cas може да има роля в адаптивния имунитет при бактериите.
Действителното рязане се извършва от нуклеаза, наречена Cas9. Cas9 има две активни места за рязане - по едно за всяка верига от двойната спирала на ДНК. Cas9 прави това, като размотава чуждата ДНК и проверява дали тя е комплементарна на 20-те базови двойки дистанционна област на водещата РНК (РНК на дистанционната област). Ако е така, чуждата ДНК се нарязва.
Приложения
CRISPR е антивирусна защитна система, която произхожда от бактерии и археи. Редактирането на гени е използване на CRISPR от човека.
Технологията е използвана за изключване на гени в човешки клетъчни линии и клетки, за изследване на Candida albicans, за модифициране на дрожди, използвани за производство на биогорива, и за генетично модифициране на растителни щамове.
Системата CRISPR-Cas9 изрязва ДНК, но може и повече. Тя може да включва и изключва генната експресия и да се използва за флуоресцентно маркиране на определени последователности.
Нобелова награда
Разбирането и разработването на техниката за редактиране на генома CRISPR-Cas9 печели Нобелова награда за химия за 2020 г. Наградата беше присъдена съвместно на Емануел Шарпантие и Дженифър Дудна.
Въпроси и отговори
В: Какво означава CRISPR?
О: CRISPR е съкращение от Clustered Regularly-Interspaced Short Palindromic Repeats (клъстерирани редовно разположени къси палиндромни повторения).
В: Къде се намира CRISPR?
О: CRISPR се намира в генетичния код на прокариотите, които включват повечето бактерии и археи.
В: Каква е целта на откриването на CRISPR?
О: Целта на откриването на CRISPR беше да се разбере структурата и функцията му като защита срещу атаки от вируси.
В: Как работи CRISPR?
О: CRISPR работи, като има кратки повтарящи се последователности, които действат като адаптивна имунна система за прокариотите, позволявайки им да запомнят и да противодействат на бактериофагите, които ги нападат. Това осигурява придобит имунитет за бактериите.
Въпрос: Какво може да се направи с CRISPR?
О: С помощта на CRISPR изследователите могат да променят гените на почти всеки организъм и да го използват като инструмент за изрязване и вмъкване на гени при генетична модификация (ГМ). Освен това се провеждат изследвания за намиране на начини, по които те могат да се използват за атакуване на вирусни заболявания при хората (генна терапия).
Въпрос: Кога е направено откритието на CRISPR?
О: Откриването на CRISRP е направено през 21-ви век.
