Cas9

Cas9 (CRISPR ilə əlaqəli protein 9) - antiviral xüsusiyyətlərə malik bakterial mənşəli bir proteindir . DNT-ni xüsusi ardıcıllıqla kəsmək qabiliyyəti onu geniş istifadə perspektivləri olan molekulyar biologiya vasitəsinə çevirmişdir .

Cas9-DNT-RNT kompleksi

Elmi qurucularımızdan biri olan Dr. Emmanuel Charpentier CRISPR/Cas9 gen redaktəsini icad etmişdir. O vaxta qədər insanlar “CRISPR” sözünü yalnız bəzi bakteriya növlərinin antiviral mexanizmin bir hissəsi kimi istifadə etdiyi genetik məlumatın "Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats" üçün qısaldılmış adı kimi bilirdilər. İndi, bir gen redaktə vasitəsi olaraq, CRISPR/Cas9 biotibbi tədqiqatlarda inqilab etdi və tezliklə bir neçə bioloji yeniliyin əvvəllər olduğu şəkildə tibbi sıçrayışlara imkan verə bilər.

CRISPR/Cas9 DNT-ni dəqiq şəkildə kəsərək və sonra təbii DNT təmiri proseslərini öz üzərinə götürməklə genləri redaktə edir. Sistem iki hissədən ibarətdir: Cas9 fermenti və bələdçi RNT.

İstifadəsi

Tibb və Sağlamlıq

CRISPR metodunun tibb və sağlamlıqda yeni dərman inkişaf işlərində, xəstə genlərin müəyyən edilməsində və müalicədə istifadə oluna biləcəyi düşünülür. Məsələn, tədqiqatçılar oraq hüceyrəli anemiya və hemofiliya kimi xəstəliklərə səbəb olan genetik pozğunluqlar üçün məqsədyönlü, effektiv müalicələr hazırlamaq üçün CRISPR-dən istifadə edirlər . 2019 - cu ildə aparılan bir araşdırma, genetik korluğu olan yetkin siçovulların CRISPR gen terapiyasından istifadə edərək müalicə oluna biləcəyini göstərdi. Bundan əlavə, gen tənzimləmə üsulları ilə fərqli canlılarda insana uyğun orqanların əldə oluna biləcəyi düşünülür.

sənaye

Sənaye mikroorqanizmləri sayəsində biokütlə və üzvi tullantılar kimi ucuz xammallardan yüksək əlavə dəyərli kimyəvi maddələr istehsal oluna bilər. Gen redaktə üsulları sənaye mikroorqanizmlərinin fəaliyyətini artırmaq üçün istifadə olunur. Məsələn, elm adamları bir maya növünün genetik quruluşunu CRISPR üsulu ilə redaktə edərək, alınan maya variantından lipid və polimer kimi molekulların alına biləcəyini düşünürlər. Bu molekullar bioyanacaq və yapışdırıcıların hazırlanmasında faydalı ola bilər.

Kənd təsərrüfatı

CRISPR texnologiyasının qlobal iqlim dəyişiklikləri və artan insan əhalisi səbəbiylə artan qida tələbatı probleminə qarşı istifadə oluna biləcəyi düşünülür. Məsələn, bitki DNT-sində dəyişiklik etməklə məhsul məhsuldarlığını artırmaq olar; Qida dəyəri daha yüksək olan, quraqlığa və xəstəliklərə davamlı kənd təsərrüfatı məhsulları istehsal oluna bilər. Bu üsulda heç bir yeni gen əlavə olunmadığından, genetik materialda geni dəyişdirilmiş kənd təsərrüfatı məhsulları ilə müqayisədə daha sadə redaktələrlə dəyişikliklər edilə bilər.

CRISPR metodu ilə DNT-də qeydə alınan film

Harvard Universitetindən Seth Shipman və həmkarları E.coli bakteriyasının DNT-si üzərində CRISPR metodundan istifadə edərək fotoqraf Eadweard Muybridge tərəfindən qaçan atın beş kadrlı şəklini lentə alıb və filmi təkrar oynatmağı bacarıblar .

Tədqiqatçılar əvvəlcə nukleotidlərdən istifadə edərək hər bir çərçivəni DNT ardıcıllığına kodladılar. Daha sonra CRISPR metodundan istifadə edərək bakteriyaların DNT-sinə kodlaşdırılmış şəkilləri 90% dəqiqliklə yenidən qurdu.

Struktur

Molekulyar bir vasitə olaraq, CRISPR-Cas9 hədəflənmiş DNT cüt zəncirli qırılmaları təqdim edə bilər

Cas9 iki bölgədən ibarətdir, RNT α-spiral bölgə (mavi) və endonükleaz bölgəsi (göy, narıncı, boz) arasında yerləşmişdir. İki sahə spiral ilə bağlanır. Nukleaza bölgəsində iki endonükleaz protein domeni var , RuvC (boz) və HNH nukleazı (siyan). HNH nukleazı crRNA- ya bağlı DNT zəncirini kəsir , RuvC isə əks ipi kəsir. Kəsiləcək DNT üç NGG nukleotidindən və PAM ilə qarşılıqlı təsir domenindən ibarət olan protospacer bitişik motivi (PAM) ehtiva etməlidir.Cas9- un C terminalına bağlıdır (PI domeni, narıncı). Cas9 üç fərqli quruluşa malikdir , bağlanmamış, RNT ilə əlaqəli və RNT və DNT ilə bağlıdır.

Cas9 crRNT-nin kök-döngü ikincil strukturunu bağlayır . Cas9, crRNA və tracrRNA kompleksi hədəf DNT-yə bağlanır və hər iki DNT zəncirini kəsir. İki RNT bölmələrdə öz-özünə hibridləşən tək zəncirdə də yerləşə bilər ( tək rəhbər RNT , sgRNA). DNT-ni bağlayan sahə ( tanıma sahəsi , REC) və endonükleaza sahəsi (NUC) məkan olaraq ayrılmışdır. HNH domeni zülalın qalan hissəsi ilə çevik şəkildə əlaqəli olduğundan, Cas9 zülal kristalında görünmür . Cas9 kofaktor kimi manqan ionlarından istifadə edir .