CRISPR teknolojisi, genomları düzenlemek için basit ama güçlü bir araçtır. Araştırmacıların DNA dizilerini kolayca değiştirmelerine ve gen işlevini değiştirmelerine olanak tanımlanır.
Johns Hopkins bilim adamları, laboratuarda kültürlenmiş bakterilerle yapılan bir dizi deneyde, CRISPR-Cas9 genleri için genetik bir dimmer anahtarı olarak yaygın olarak kullanılan gen kesme sistemi CRISPR-Cas9’un ikinci bir rolü olduğuna dair kanıt buldu. CRISPR-Cas9 etkinliğini azaltma veya azaltma rolü, bilim insanlarının araştırma amacıyla hücreleri genetik olarak tasarlamanın yeni yollarını geliştirmelerine yardımcı olabilir.
İlk olarak 1987’de bağırsak bakterilerinin genomunda tanımlanan CRISPR-Cas9, 25 yıl sonra gerçekleştirilen diğer hücre türlerinde DNA dizilerini kesme potansiyeline sahip, doğal olarak oluşan ancak sıra dışı bir gen grubudur. Genetik mühendisliğindeki değeri insan hücreleri de dahil olmak üzere canlı hücrelerde programlanabilir. Dünya çapında binlerce laboratuvarda bir genom “editörü” olarak yaygın kullanımı, geçen yıl Nobel Kimya Ödülü ile ödüllendirildi.
CRISPR, kümelenmiş, düzenli aralıklı kısa palindromik tekrarlar anlamına gelir. CRISPR ile ilişkili protein 9’u ifade eden Cas9, DNA dilimini yapan enzimin adıdır. Bakterilerin viral veya diğer potansiyel olarak zararlı DNA’yı kesmek ve tehdidi ortadan kaldırmak için doğal olarak CRISPR-Cas9 kullanılmakta. CRISPR yalnızca bir bağışıklık sistemi değil, “uyarlanabilir bir bağışıklık sistemi” olarak adlandırılmakta.
Bilim adamları, CRISPR-Cas9 mekanizmasının kesin adımlarını ve bakterilerdeki aktivitesinin nasıl artırılıp azaltıldığını çözmek için uzun süredir çalışıyor. Johns Hopkins bilim adamları, bakteri Streptococcus pyogenes’e neden olan yaygın strep-boğaz için CRISPR-Cas9 gen kesme sistemini ateşleyen veya engelleyen genler ararken, sistemin bu yönünün nasıl çalıştığına dair bir ipucu bulmayı başardı.
Spesifik olarak, bilim adamları CRISPR-Cas9 sisteminde, devre dışı bırakıldığında bakteride sistemin aktivitesinde çarpıcı bir artışa yol açan bir gen bulundu. Bu genin ürünü, Cas9’u CRISPR sistemini çevirmek için bir “makas” yerine fren görevi görecek şekilde yeniden programlanabilir.
TracrRNA ve CRISPR Bağlantısı
Araştırmacılar, kılavuz RNA’ların normalde viral DNA dizilerini ararken, uzun biçimli tracrRNA’ların CRISPR-Cas9 sistemini hedeflediği keşfeildi. Uzun biçimli tracrRNA, onu kesmek yerine DNA üzerinde oturmaya meyillidir. Bu, bir genin belirli bir alanında meydana geldiğinde, o genin ekspresyonunu veya işlevsel hale gelmesini engeller.
Bunu doğrulamak için araştırmacılar, tracrRNA’nın daha çok bir kılavuz RNA gibi görünmesini sağlamak için uzun form tracrRNA’daki belirli bir bölgenin uzunluğunu değiştirmek için genetik mühendisliği kullandı. Değiştirilmiş uzun form tracrRNA ile Cas9’un bir kez daha makas gibi davrandığını buldu.
Diğer deneyler, laboratuvarda yetiştirilen ve bol miktarda uzun form tracrRNA içeren bakterilerde, CRISPR ile ilgili tüm genlerin seviyelerinin çok düşük olduğunu gösterdi. Uzun form tracrRNA bakterilerden çıkarıldığında, CRISPR-Cas9 genlerinin ekspresyonu yüz kat arttı.
Uzun form tracrRNA içermeyen bakteri hücreleri, laboratuarda üç gün boyunca araştırıldı ve uzun form tracrRNA içeren benzer şekilde hücreler ile karşılaştırıldı. Deneyin sonunda, uzun form tracrRNA’sı olmayan bakteriler tamamen öldü, bu da uzun formlu tracrRNA’nın hücreleri normalde CRISPR-Cas9 aktivitesi çok yüksek olduğunda meydana gelen hastalık ve ölümden koruduğunu düşündürdü.
Uzun biçimli tracrRNA’nın diğer bakteri genlerini baskılamak için yeniden programlanıp programlanamayacağını görmek için araştırma ekibi, uzun biçimli tracrRNA’nın ara bölgesini yeşil floresan üreten bir genin üzerine oturmasına izin verecek şekilde değiştirdi. Uzun form tracrRNA’nın bu mutasyona uğramış versiyonuna sahip bakteriler, normal uzun form tracrRNA içeren bakterilere göre daha az yeşil parladı, bu da uzun form tracrRNA’nın diğer bakteri genlerini çevirmek için genetik olarak tasarlanabileceğini gösteriyor.
Modell, deneylerin ortaya çıkardığı kısma yeteneğinin, araştırma amacıyla gen aktivitesini düzenlemeyi amaçlayan yeni veya daha iyi CRISPR-Cas9 araçları tasarlama fırsatları sunduğunu ifade ediyor.
Kaynak: https://phys.org/
