Craspase: një "CRISPR - Cas System" i ri më i sigurt që redakton si gjenet ashtu edhe proteinat  

"Sistemet CRISPR-Cas" në bakteret dhe viruset identifikojnë dhe shkatërrojnë sekuencat pushtuese virale. Është sistem imunitar bakterial dhe arkeal për mbrojtje kundër infeksioneve virale. Në vitin 2012, sistemi CRISPR-Cas u njoh si një gjenomit mjet redaktimi. Që atëherë, një gamë e gjerë sistemesh CRISPR-Cas janë zhvilluar dhe kanë gjetur aplikime në fusha të tilla si terapia gjenetike, diagnostikimi, kërkimi dhe përmirësimi i të korrave. Megjithatë, sistemet e disponueshme aktualisht CRISPR-Cas kanë përdorim të kufizuar klinik për shkak të dukurive të shpeshta të redaktimit jashtë objektivit, mutacioneve të papritura të ADN-së dhe problemeve të trashëgueshme. Studiuesit kanë raportuar së fundmi një sistem të ri CRISPR-Cas që mund të synojë dhe shkatërrojë mRNA dhe proteinat të lidhura me sëmundje të ndryshme gjenetike më saktë pa ndikim jashtë objektivit dhe probleme të trashëgueshme. I quajtur Craspase, është sistemi i parë CRISPR-Cas që tregon proteinë funksioni i redaktimit. Është gjithashtu sistemi i parë që mund të modifikojë si ARN ashtu edhe proteinë. Për shkak se Craspase kapërcen shumë kufizime të sistemeve ekzistuese CRISPR-Cas, ai ka potencial për të revolucionarizuar terapinë gjenetike, diagnostikimin dhe monitorimin, kërkimin biomjekësor dhe përmirësimin e të korrave. 

“Sistemi CRISPR-Cas” është sistemi imunitar natyror i baktereve dhe arkeave kundër infeksioneve virale që identifikon, lidh dhe degradon sekuencat në gjenin viral për t'i mbrojtur. Ai përbëhet nga dy pjesë - ARN bakteriale e transkriptuar nga gjeni viral i inkorporuar në gjenomën bakteriale pas infeksionit të parë (i quajtur CRISPR, që identifikon sekuencat e synuara të gjeneve virale pushtuese) dhe një shkatërrues shoqërues. proteinë i quajtur “CRISPR i lidhur proteinë (Cas)” i cili lidh dhe degradon sekuencat e identifikuara në gjenin viral për të mbrojtur bakteret kundër viruseve.  

CRISPER qëndron për "përsëritje të shkurtra palindromike të grumbulluara rregullisht të ndërthurura". Është ARN bakteriale e transkriptuar e karakterizuar nga përsëritje palindromike.  

Përsëritjet palindromike (CRISPRs) u zbuluan për herë të parë në sekuencat e E. coli në vitin 1987. Në vitin 1995, Francisco Mojica vëzhgoi struktura të ngjashme në arkea, dhe ishte ai që i pari i mendoi këto si një pjesë të sistemit imunitar të baktereve dhe arkeave. Në vitin 2008, u demonstrua eksperimentalisht për herë të parë se objektivi i sistemit imunitar të baktereve dhe arkeave ishte ADN e huaj dhe jo mARN. Mekanizmi i identifikimit dhe degradimit të sekuencave virale sugjeroi që sisteme të tilla mund të përdoren si një mjet për redaktimi i gjenomit. Që nga njohja e tij si një mjet për modifikimin e gjenomit në 2012, sistemi CRISPR–Cas ka bërë një rrugë shumë të gjatë si një standard i vendosur fort redaktimi i gjeneve sistem dhe ka gjetur një gamë të gjerë aplikimesh në biomjekësi, bujqësi, industri farmaceutike duke përfshirë terapinë klinike të gjeneve^1,2.  

Një gamë e gjerë e CRISPR-Sistemet e rasteve janë identifikuar tashmë dhe aktualisht janë të disponueshme për monitorimin dhe redaktimin e sekuencave të ADN/ARN-së për kërkime, shqyrtimin e ilaçeve, diagnostikimin dhe trajtimet. Sistemet aktuale CRISPR/Cas ndahen në 2 klasa (Klasa 1 dhe 2) dhe gjashtë lloje (Tipi I deri XI). Sistemet e klasës 1 kanë shumë Cas proteinat të cilat duhet të formojnë një kompleks funksional për të lidhur dhe për të vepruar në objektivat e tyre. Nga ana tjetër, sistemet e Klasit 2 kanë vetëm një Cas të madh proteinë për lidhjen dhe degradimin e sekuencave të synuara, gjë që i bën sistemet e klasës 2 më të lehta për t'u përdorur. Sistemet e përdorura zakonisht të klasës 2 janë Cas 9 Type II, Cas13 Type VI dhe Cas12 Type V. Këto sisteme mund të kenë efekte të padëshiruara kolaterale, p.sh., ndikim jashtë objektivit dhe citotoksicitet^3,5.  

Terapitë gjenetike bazuar në sistemet aktuale CRISPR- Cas kanë përdorim të kufizuar klinik për shkak të dukurive të shpeshta të redaktimit jashtë objektivit, mutacioneve të papritura të ADN-së, duke përfshirë fshirje të mëdha të fragmenteve të ADN-së dhe variante të mëdha strukturore të ADN-së si në vendet e synuara ashtu edhe në ato jashtë objektivit që çojnë në vdekjen e qelizave. dhe probleme të tjera të trashëgueshme.  

Craspase (ose kaspase e drejtuar nga CRISPR)  

Studiuesit kanë raportuar kohët e fundit një sistem të ri CRISPER-Cas i cili është një sistem i klasit 2 i tipit III-E Cas7-11 i lidhur me një sistem të ngjashëm me kaspase. proteinë e quajtur kështu Craspase ose kaspase e drejtuar nga CRISPR ⁵ (Kapasat janë proteaza cisteine ​​që luajnë rol kyç në apoptozën në prishjen e strukturave qelizore). Ka aplikime të mundshme në fusha si terapia gjenetike dhe diagnostikimi. Craspasa është e drejtuar nga ARN dhe e synuar nga ARN dhe nuk përfshihet në sekuencat e ADN-së. Mund të synojë dhe shkatërrojë mARN dhe proteinat të lidhura me sëmundje të ndryshme gjenetike më saktë pa ndikim jashtë objektivit. Kështu, eliminimi i gjeneve të lidhura me sëmundjet është i mundur me ndarje në nivel mARN ose proteinash. Gjithashtu, kur lidhet me një enzimë specifike, Craspase mund të përdoret gjithashtu për të modifikuar funksionet e proteinave. Kur hiqen funksionet e saj RNase dhe proteaza, Craspase çaktivizohet (dCraspase). Nuk ka funksion prerës, por lidhet me sekuencat e ARN-së dhe proteinave. Prandaj, dCraspase mund të përdoret në diagnostikim dhe imazhe për të monitoruar dhe diagnostikuar sëmundje ose viruse.  

Craspase është sistemi i parë CRISPR-Cas që tregon funksionin e redaktimit të proteinave. Është gjithashtu sistemi i parë që mund të modifikojë ARN dhe proteina. E saj redaktimi i gjeneve funksioni vjen me efekte minimale jashtë objektivit dhe pa probleme të trashëgueshme. Prandaj, Craspase ka të ngjarë të jetë më i sigurt në përdorim klinik dhe terapeutik sesa sistemet e tjera të disponueshme aktualisht CRISPR- Cas ^4,5.    

Për shkak se Craspase kapërcen shumë kufizime të sistemeve ekzistuese CRISPR-Cas, ai ka potencial për të revolucionarizuar terapinë gjenetike, diagnostikimin dhe monitorimin, kërkimin biomjekësor dhe përmirësimin e të korrave. Nevojiten më shumë kërkime për të zhvilluar një sistem të besueshëm të shpërndarjes për të synuar saktësisht gjenet që shkaktojnë sëmundje në qeliza përpara se të provohet siguria dhe efikasiteti në provat klinike.   

*** 

Referencat:  

1. Gostimskaya, I. CRISPR–Cas9: Një histori e zbulimit të tij dhe konsiderata etike të përdorimit të tij në redaktimi i gjenomit. Biokimi Moskë 87, 777-788 (2022). https://doi.org/10.1134/S0006297922080090  

2. Kaçe et al 2022. Mjetet dhe burimet llogaritëse për modifikimin e gjenomit CRISPR/Cas. Gjenomikë, Proteomikë dhe Bioinformatikë. E disponueshme në internet më 24 mars 2022. DOI: https://doi.org/10.1016/j.gpb.2022.02.006 

3. van Beljouw, SPB, Sanders, J., Rodríguez-Molina, A. et al. Sistemet CRISPR-Cas që synojnë ARN-në. Nat Rev Microbiol 21, 21–34 (2023). https://doi.org/10.1038/s41579-022-00793-y 

4. Chunyi Hu et al 2022. Craspase është një proteazë e drejtuar nga ARN CRISPR, e aktivizuar nga ARN. Shkenca. 25 Aug 2022. Vol 377, Issue 6612. fq 1278-1285. DOI: https://doi.org/10.1126/science.add5064  

5. Huo, G., Shepherd, J. & Pan, X. Craspase: Një redaktues i dyfishtë i gjeneve CRISPR/Cas. Genomics Funksionale & Integruese 23, 98 (2023). Publikuar: 23 Mars 2023. DOI: https://doi.org/10.1007/s10142-023-01024-0 

***