CRISPR

Autor: Leandro Alegsa

01-11-2021

CRISPR ist ein Begriff aus der Mikrobiologie. Er steht für Clustered Regularly-Interspaced Short Palindromic Repeats. Diese sind ein natürliches Segment des genetischen Codes, das in Prokaryonten gefunden wird: die meisten Bakterien und Archaeen haben es.

CRISPR hat viele kurze, sich wiederholende Sequenzen. Diese Sequenzen sind Teil eines adaptivenImmunsystems für Prokaryonten. Es ermöglicht ihnen, sich an andere Organismen zu erinnern und anderen Beuteorganismen wie Bakteriophagen zu begegnen.

Sie haben das Potenzial, die Gene fast aller Organismen zu verändern. Sie sind Teil eines Werkzeugs, das das zielgenaue Schneiden und Einfügen von Genen bei der genetischen Veränderung (GV) ermöglicht. Es wird daran gearbeitet, wie sie zur Bekämpfung von Viruskrankheiten beim Menschen eingesetzt werden können.

Schema eines CRISPR-Locus. Es gibt drei Hauptteile. 1. Cas-Gene, 2. eine Leader-Sequenz und 3. Ein Wiederholungs-Spacer-Array. Die Anordnung der drei Komponenten ist nicht immer wie dargestellt.

Wie es funktioniert

Auf jede Wiederholung folgen kurze Segmente von "Spacer-DNA" aus früheren Expositionen mit einem bakteriellen Virus oder Plasmid. CRISPR-Spacer erkennen und zerschneiden die fremden genetischen Elemente auf eine Weise, die der RNA-Interferenz in eukaryotischen Organismen ähnelt.

Tatsächlich handelt es sich bei den Spacern um DNA-Fragmente von Viren, die zuvor versucht haben, die Zelllinie anzugreifen. Die fremde Quelle der Spacer war ein Zeichen für die Forscher, dass das CRISPR/cas-System eine Rolle bei der adaptivenImmunität von Bakterien spielen könnte.

Der eigentliche Schnitt wird von einer Nuklease namens Cas9 durchgeführt. Cas9 hat zwei aktive Schnittstellen, eine für jeden Strang der Doppelhelix der DNA. Cas9 tut dies, indem es fremde DNA abwickelt und prüft, ob sie komplementär zu der 20 Basenpaare umfassenden Spacer-Region der Leit-RNA (der Spacer-Region-RNA) ist. Ist dies der Fall, wird die Fremd-DNA zerhackt.

Bewerbungen

Die Technologie wurde eingesetzt, um Gene in menschlichen Zelllinien und Zellen auszuschalten, um Candida albicans zu untersuchen, um Hefen zur Herstellung von Biotreibstoff zu modifizieren und um Kulturpflanzenstämme genetisch zu verändern.

Fragen und Antworten

F: Wofür steht CRISPR?

A: CRISPR steht für "Clustered Regularly-Interspaced Short Palindromic Repeats".

F: Wo ist CRISPR zu finden?

A: CRISPR findet sich im genetischen Code von Prokaryoten, zu denen die meisten Bakterien und Archaeen gehören.

F: Was war der Grund für die Entdeckung von CRISPR?

A: Das Ziel der Entdeckung von CRISPR war es, seine Struktur und Funktion als Schutz vor Virenangriffen zu verstehen.

F: Wie funktioniert CRISPR?

A: CRISPR funktioniert durch kurze, sich wiederholende Sequenzen, die als adaptives Immunsystem für Prokaryoten fungieren und es ihnen ermöglichen, sich an Bakteriophagen zu erinnern und diese abzuwehren, die sie angreifen. Dies sorgt für eine erworbene Immunität der Bakterien.

F: Was kann man mit CRISPR tun?

A: Mit CRISPR können Forscher die Gene fast aller Organismen verändern und es als Werkzeug zum Ausschneiden und Einfügen von Genen bei der gentechnischen Veränderung (GV) verwenden. Außerdem wird erforscht, wie sie zur Bekämpfung von Viruserkrankungen beim Menschen (Gentherapie) eingesetzt werden können.

F: Wann wurde die Entdeckung von CRISPR gemacht?

A: Die Entdeckung von CRISPR wurde im 21. Jahrhundert gemacht.