سیستم CRISPR از مواجهه با یک توالی تکراری مرموز برای تکنولوژی تا ویرایش ژنوم
محورهای موضوعی : سلولی ملکولی
مجتبی سهرابی
1
,
زهرا سادات منزوی
2
,
زهرا عبداللهی
3
,
حامد سلمانی
4
,
سمیه دهقانی سانیج
5
,
عباس مروتی
6
1 - استادیار،ژنتیک، گروه میکروبیولوژی، دانشگاه آزاد اسلامی،واحد قم،قم، ایران
2 - دانشجو، دانشجوی بیوتکنولوژی،گروه بیوتکنولوژی،دانشگاه آزاد اسلامی،واحد قم، قم ،ایران
3 - دانشجو، دانشجوی بیوتکنولوژی،گروه بیوتکنولوژی،دانشگاه آزاد اسلامی،واحد قم، قم ،ایران
4 - دانشجو، دانشجوی بیوتکنولوژی،گروه بیوتکنولوژی،دانشگاه آزاد اسلامی،واحد قم، قم ،ایران
5 - مربی، کارشناس ارشد،گروه میکروبیولوژی،دانشگاه آزاد اسلامی،واحد قم، قم ،ایران
6 - مدیر عامل شرکت دانش بنیان سامان ژن آراد و استاد مدعو دانشگاه آزاد قم
کلید واژه: آرکیا, اصلاح ژنی, عناص ژنتیکی متحرک, سکانس های تکراری,
چکیده مقاله :
تناوب‌هایِ کوتاهِ پالیندرومِ فاصله‌دارِ منظمِ خوشه‌ای (clustered regularly interspaced short palindromic repeats) ، سیستم های CRISPR- Cas ، سیستم های ایمنی به دست آمده شناخته شده است که در آرکیا و باکتری ها گسترده است. نوکلئاز های RNA راهنما از سیستم های CRISPR- Cas در حال حاضر به عنوان ابزار قابل اعتماد برای ویرایش و مهندسی ژنوم در نظر گرفته شده است. نخستین اشاره به آنها در سال 1987 بود، زمانی که در ژنوم اشرشیا کلای در طول تجزیه و تحلیل ژن های دخیل در متابولیسم فسفات یک توالی DNA تکراری غیر معمول کشف شد ، که پس از آن به عنوان یک CRISPR تعریف شد،. الگوهای توالی مشابه پس از آن در طیف وسیعی از باکتری های دیگر و همچنین در آرکی باکتر های نمک دوست گزارش شده است، که نشان می دهد نقش مهمی برای چنین خوشه های تکاملی حفظ شده از توالی های تکراری دارد. یک گام مهم در جهت مشخص کردن ویژگی سیستمCRISPR-Cas ، شناسایی ارتباط بین CRISPR ها و پروتئین های مرتبط با Cas بود که در ابتدا فرض بر این بود که در تعمیرات DNA درآرکی های گرمادوست دخالت داشته باشد. زیست شناسی ساختاری و بیوشیمی پیشرفته می تواند نه تنها در ویرایش ژنوم بر پایه CRISPR-Cas9 و دیگر سیستم های CRISPR-Cas کلاس II دست به دست هم دهد، بلکه درک منشا و تکامل این سیستم از عناصر متحرک ژنتیکی، نشان دهنده عناصر متحرک ژنتیکی است.
Clustered regularly interspaced short palindromic repeat (CRISPR)- Cas systems are well-known acquired immunity systems that are widespread in archaea and bacteria. The RNA-guided nucleases from CRISPR-Cas systems are currently regarded as the most reliable tools for genome editing and engineering. The first hint of their existence came in 1987, when an unusual repetitive DNA sequence, which subsequently was defined as a CRISPR, was discovered in the Escherichia coli genome during an analysis of genes involved in phosphate metabolism. Similar sequence patterns were then reported in a range of other bacteria as well as in halophilic archaea, suggesting an important role for such evolutionarily conserved clusters of repeated sequences. A critical step toward functional characterization of the CRISPR-Cas systems was the recognition of a link between CRISPRs and the associated Cas proteins, which were initially hypothesized to be involved in DNA repair in hyperthermophilic archaea. Comparative genomics, structural biology, and advanced biochemistry could then work hand in hand, not only culminating in the explosion of genome editing tools based on CRISPR-Cas9 and other class II CRISPR-Cas systems but also providing insights into the origin and evolution of this system from mobile genetic elements denoted casposons. To celebrate the 30th anniversary of the discovery of CRISPR, this minireview briefly discusses the fascinating history of CRISPR-Cas systems, from the original observation of an enigmatic sequence in E. coli to genome editing in humans.
_||_