CRISPR | termi DNA-tutkimuksessa
CRISPR on termi DNA-tutkimuksessa. Se on lyhenne sanoista clustered regularly-interspaced short palindromic repeats. Nämä ovat osa prokaryoottien geneettistä koodia: useimmilla bakteereilla ja arkeologeilla on niitä. Se on niiden puolustautumiskeino virusten hyökkäyksiä vastaan. Sen rakenne ja toiminta löydettiin 2000-luvulla.
CRISPR:ssä on paljon lyhyitä toistuvia sekvenssejä. Nämä sekvenssit ovat osa prokaryoottien adaptiivista immuunijärjestelmää. Sen avulla ne voivat muistaa ja torjua niitä saalistavia bakteriofageja. Ne toimivat eräänlaisena bakteerien hankittuna immuniteettina.
Ne voivat muuttaa lähes minkä tahansa organismin geenejä. Tutkijat käyttävät niitä välineenä geenien leikkaamiseen ja lisäämiseen geenimuuntelussa (GM). Parhaillaan tutkitaan, miten niitä voidaan käyttää ihmisten virussairauksien torjuntaan (geeniterapia).
Kaavio CRISPR-paikasta. Siinä on kolme pääosaa. 1. cas-geenit, 2. johtava sekvenssi ja 3. Toisto-välijakso. Kolmen osan järjestys ei aina ole kuvan mukainen.
CRISPR Cascade -proteiini (syaani) sitoutuneena CRISPR RNA:han (vihreä) ja faagin DNA:han (punainen).
CRISPR/Cas9
Miten se toimii
Jokaista toistoa seuraavat lyhyet "väli-DNA:n" pätkät. Nämä ovat peräisin aiemmasta altistumisesta bakteerivirukselle tai plasmidille. CRISPR-välikappaleet tunnistavat vieraat geneettiset elementit ja katkaisevat ne eukaryoottisten organismien RNA-interferenssin tavoin.
Välikappaleet ovat itse asiassa sellaisten virusten DNA:n pätkiä, jotka ovat aiemmin yrittäneet hyökätä solulinjaan. Välikappaleiden vieras lähde oli tutkijoille merkki siitä, että CRISPR/cas-järjestelmällä voisi olla merkitystä bakteerien adaptiivisessa immuniteetissa.
Varsinaisen leikkaamisen suorittaa nukleaasi nimeltä Cas9. Cas9:llä on kaksi aktiivista leikkauskohtaa, yksi DNA:n kaksoiskierteen kummallekin säikeelle. Cas9 tekee tämän purkamalla vierasta DNA:ta ja tarkistamalla, onko se komplementaarinen opas-RNA:n (spacer region RNA) 20 basepairin spacer-alueen kanssa. Jos se on, vieras DNA pilkotaan.
Sovellukset
CRISPR on bakteereista ja arkeoista peräisin oleva virusten vastainen puolustusjärjestelmä. Geeninmuokkaus on CRISPR:n hyödyntäminen ihmisessä.
Teknologiaa on käytetty geenien sammuttamiseen ihmisen solulinjoissa ja soluissa, Candida albicansin tutkimiseen, biopolttoaineiden valmistukseen käytettävien hiivojen muokkaamiseen ja viljelykasvien geneettiseen muokkaamiseen.
CRISPR-Cas9-järjestelmä leikkaa DNA:ta, mutta se voi tehdä muutakin. Se voi kytkeä geenien ilmentymisen päälle ja pois, ja sitä voidaan käyttää fluoresoivien merkintöjen tekemiseen tietyistä sekvensseistä.
Nobel-palkinto
CRISPR-Cas9-genomimuokkaustekniikan ymmärtäminen ja kehittäminen sai Nobelin kemianpalkinnon vuonna 2020. Palkinto myönnettiin yhdessä Emmanuelle Charpentierille ja Jennifer Doudnalle.
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mitä CRISPR tarkoittaa?
V: CRISPR on lyhenne sanoista Clustered Regularly-Interspaced Short Palindromic Repeats.
K: Mistä CRISPR löytyy?
V: CRISPR löytyy prokaryoottien geneettisestä koodista, johon kuuluvat useimmat bakteerit ja arkeotit.
K: Mikä oli CRISPR:n löytämisen tarkoitus?
V: CRISPR:n löytämisen tarkoituksena oli ymmärtää sen rakennetta ja toimintaa puolustautumiskeinona virusten hyökkäyksiä vastaan.
K: Miten CRISPR toimii?
V: CRISPR toimii siten, että siinä on lyhyitä toistuvia sekvenssejä, jotka toimivat prokaryoottien adaptiivisena immuunijärjestelmänä, jonka avulla ne voivat muistaa ja torjua niitä saalistavia bakteriofageja. Tämä antaa bakteereille hankitun immuniteetin.
K: Mitä CRISPR:llä voidaan tehdä?
V: CRISPR:n avulla tutkijat voivat muokata lähes minkä tahansa organismin geenejä ja käyttää sitä välineenä geenien leikkaamiseen ja lisäämiseen geenimuuntelussa. Lisäksi parhaillaan tutkitaan tapoja, joilla niitä voidaan käyttää ihmisten virussairauksien torjuntaan (geeniterapia).
K: Milloin CRISPR löydettiin?
V: CRISRP:n löytö tehtiin 2000-luvulla.
