Crispr - повторяющаяся последовательность 🧬
Cas9 - белок нуклеаза ✂️
📜Историческая справка
1989 — на заре секвенирования (определение последовательности нуклеотидов) взяли часть днк E.coli и обнаружили идентичные последовательности, повторяющиеся 13-14 раз. (1️⃣)
В промежутках между ними — различающиеся фрагменты днк. (2️⃣)
*запомните цифры, мы к ним вернёмся
👨🏻💻В начале 2000х русский биоинформатик Кунин обнаружил, что эти различающиеся последовательности соответствуют фрагментам геномов вирусов, нападение которых бактерия пережила — своеобразная имунная система бактерий.
⚙️Как эта имунная система работает?
1) Если бактерия пережила🤺 нападение вируса, нуклеазы разрушают ДНК вируса (не в рамках системы, это просто закономерный процесс) и сохраняют из неё фрагмент (2️⃣), вшивая ее в определенный участок генома, помечая последовательностью CRISPR (1️⃣)
2) С этого crispr участка ДНК спонтанно🧙🏼♂️транскрибируется РНК (так, что она перманентно присутствует в цитоплазме)
3) Если бактерифаг цепляется к бактерии и вводит в неё свою вирусную ДНК, она одной из цепей по принципу комплементарности может подойти и сопоставиться с «имунной» crispr РНК в цитоплазме.
4) Если это произошло, уже другой белок, Cas9, производит двунитевой разрыв в введённой вирусом последовательности ДНК, точно там, где рнк перестаёт быть ей комплементарной(заканчивается) 🤠
Днк вируса деградирует, потому что на эту молекулы системы репарации не действуют.👍🏻
🟢Пути развития
Далее — либо
а) гомологичная рекомбинация — вводим днк (заготовленная в лаборатории) с двух сторон она имеет комплементарные последовательности, благодаря чему «вшивается» 🪡лигазами в это место
Эту заготовленную последовательность можно ввести напрямую в клетку микрошприцом или просто в кровь, до клеток дойдёт.
б) ничего не делать, днк репарируется, в результате чего либо ничего не происходит, либо в этом месте происходит какая-то мутация. Этот процесс используется для того, чтобы мутациями с двух сторон «выключить» ген и посмотреть, на что он влияет.
✅Таким образом, внеся две молекулы рнк в комплексе с Cas9, можно точно вырезать совершенно определенный участок ДНК и заменить его другим.
Можно использовать в:
⏺Синтетическая биология
⏺Генная инженерия
⏺Генная терапия — рак, муковисцидоз, подагра, альцгеймер, дистрофия
⛔️Но все-таки пока сложно получить разрешение на генную терапию, потому что точное соответствие наблюдается по первым 12-16 нуклеотидам, дальше Cas может рубануть лишнего, так что пока экспериментируют на животных)🔪🐀
Советую к ознакомлению
Другие способы взаимодействия с геномом:
+ Небольшая лекция биофизика