Metoda CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) je přirozený obranný mechanismus bakterií a archeí (jednobuněčné organismy), který jim pomáhá bojovat proti virovým infekcím. Základem tohoto systému jsou specifické sekvence DNA, které umožňují identifikaci a neutralizaci cizorodé DNA virů nebo plazmidů (malá, kruhová molekula DNA, která se vyskytuje uvnitř buněk, obvykle u bakterií, ale také u některých archeí a eukaryot (například kvasinek). Na rozdíl od chromozomální DNA není plazmid součástí hlavního genomu organismu a často se replikuje nezávisle).
Struktura a princip CRISPR
CRISPR se skládá z několika klíčových prvků:
CRISPR lokus: Úseky bakteriální DNA, které obsahují:
Opakující se sekvence (repeats): Krátké identické úseky DNA, obvykle 20–40 bází dlouhé.
Spacer sekvence: Mezilehlé úseky DNA, které pocházejí z genomu virů, se kterými se bakterie setkala. Tyto sekvence slouží jako „paměť“ infekcí.
CRISPR-associated (Cas) geny: Geny, které kódují proteiny nezbytné pro fungování systému CRISPR. Tyto proteiny pomáhají při zpracování CRISPR RNA a degradaci cizorodé DNA.
Kroky mechanismu CRISPR
CRISPR zahrnuje tři hlavní fáze:
1. Akvizice (získání cizí DNA)
Když je bakterie napadena virem, části virové DNA (nebo jiného patogenu) se začlení do CRISPR lokusu jako nová spacer sekvence. Tím bakterie vytváří „genetickou paměť“ této infekce.
2. Expresní fáze
CRISPR lokus je přepsán do dlouhé RNA (pre-crRNA), která obsahuje opakující se i spacer sekvence. Tato RNA je následně zpracována na kratší molekuly nazývané CRISPR RNA (crRNA), z nichž každá obsahuje jednu spacer sekvenci.
3. Interference
crRNA se váže na proteinový komplex Cas (například Cas3 nebo jiný typ, podle druhu CRISPR systému). Tento komplex dokáže rozpoznat cizí DNA odpovídající spacer sekvenci a následně ji rozštěpit, čímž neutralizuje hrozbu.
Rozdíl mezi CRISPR a CRISPR-Cas9
CRISPR je základní mechanismus, který zahrnuje ukládání a používání genetické informace proti patogenům.
CRISPR-Cas9 je konkrétní aplikace tohoto systému, která využívá protein Cas9 jako „nůžky“ pro přesné střihání DNA. Cas9 je jen jeden z mnoha proteinů Cas, které se mohou vázat na CRISPR RNA.
CRISPR jako takový je univerzální systém pro adaptivní imunitu bakterií, zatímco CRISPR-Cas9 je nástroj vytvořený vědci k editaci DNA.
Editace genů pomocí metody CRISPR-Cas9
https://www.youtube.com/watch?v=2pp17E4E-O8Hyde Park Civilizace - rok 2019 - Samuel Sternberg: https://www.ceskatelevize.cz/porady/10441294653-hyde-park-civilizace/219411058091005/
Hyde Park Civilizace - duben 2024 - Martin Jínek: https://www.ceskatelevize.cz/porady/10441294653-hyde-park-civilizace/224411058090413/
Duben 2024 - Martin Jínek: https://www.youtube.com/watch?v=yuRiDeu3ogI