Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
CRISPR-Cas9 - Coggle Diagram
CRISPR-Cas9
Bakteriofagų ir bakterijų karai
Bakterijas nuolat atakuoja bakteriofagai – bakterijų virusai.
Žmogaus susidūrimas su virusais dažniausiai baigiasi pagydomu susirgimu, o bakterijai – ląstelės žūtimi. Siekdamos išgyventi tokioje aplinkoje, bakterijos evoliucijos metu sukūrė ir nuolat kuria įvairius apsaugos mechanizmus, padedančius išvengti bakteriofagų infekcijos.
Šiuo metu žinomos bakterijų apsaugos nuo virusų sistemos: restrikcija-modifikacija, CRISPR-Cas, BREX, DISARM.
Spėjama, kad gamtoje egzistuoja apie 30 dar neatrastų sistemų.
CRISPR-Cas – bakterijų imunitetas
Dar 1987 m. Escherichia coli bakterijų genome buvo atrastos pasikartojančios DNR sekos su viruso DNR fragmentais.
Paaiškėjo, kad jų išsidėstymas nėra atsitiktinis – virusinės DNR gabaliukai sudėlioti pakaitomis su bakterine DNR, tarsi karoliai iš skirtingo dydžio karoliukų.
Dėl to sistema taip ir pavadinta – taisyklingai pertraukti trumpi susitelkę pasikartojimai (angl. Clustered regularly interspaced short palindromic repeats).
Kaip veikia bakterijų imunitetas?
Kiekvienas viruso DNR fragmentas yra skirtingas – jis gautas iš skirtingų bakteriją infekavusių virusų. Taip bakterija sukaupia informaciją apie ją atakavusius virusus ir ją saugo tam tikroje savo genomo vietoje tarytum įrašus kartotekoje.
Kai virusas bando antrą kartą užvaldyti bakteriją, ląstelėje pasigamina molekulės, dar vadinamos crRNR (angl. CRISPR RNR), kurios susijungia su Cas baltymais (angl. CRISPR associated).
Susidariusios biologinės molekulės atpažįsta sekas virusinėje DNR ir ją perkerpa. Taip virusas yra inaktyvuojamas nepadaręs bakterijai žalos.
CRISPR-Cas9 genomo redagavimo įrankis
Pasirodo, galima nesunkiai pakeisti Cas9 surištą crRNR molekulę ir kartu Cas9 atpažįstamą DNR seką.
Panaudojant skirtingą crRNR molekulę, galima užprogramuoti Cas9 kirpti DNR bet kurioje norimoje vietoje.
Tokios programuojamos DNR žirklės veikia ne tik bakterijose, bet ir mėgintuvėlyje. Cas9 molekulines žirkles galima panaudoti visuose gyvuose organizmuose – mielėse, grybuose, augaluose, žuvų, žinduolių ląstelėse.
CRISPR-Cas sistemos yra vienas iš bakterijų ir archėjų būdų apsisaugoti nuo virusų.
Skirtingos bakterijos gali turėti kelių tipų apsaugines CRISPR-Cas sistemas, kurios skiriasi Cas baltymais ir jų funkcijomis.