CRISPR Teknolojisi – Cas9 Teknolojisi Nedir?
CRISPR, bilim insanlarının genetik kod bölümlerini düzenleyerek, kaldırarak veya ekleyerek genleri manipüle etmek için kullandıkları bir genom düzenleme aracıdır. CRISPR teknolojisi, hücredeki DNA yapısını değiştirerek çeşitli genetik hastalıkları tedavi etme şansı sunmaktadır.
Doğal bağlamında, CRISPR (Düzenli Aralıklarla Dizilmiş Palindromik Tekrarlar Kümesi), bir bakteriyel bağışıklık sisteminin çekirdeğinde yer almaktadır. Bakteriler için en büyük tehditlerden biri, örneğin virüsler gibi dış kaynaklardan gelen DNA’dır. Bu tehdide karşı koruyabilmek için, bakterilerin kendi olmayan DNA’yı tanımlayabilmeleri ve bir şekilde onu yok edebilmeleri gerekir.
İlgili: Bakteri Nedir? Bakteriler, İnsan Sağlığını Nasıl Etkiler?
CRISPR / Cas9 Nedir?
Bu, tam anlamıyla CRISPR dizilerinin yer aldığı yerdir. Çoğu bakteri, genomlarında bir veya birkaç CRISPR dizisi içerir. Bunlar, ayırıcı dizilerle ayrılmış kısa bir dizinin tekrarları ile tiplendirilir. Her bir ara parça, bakteriyel soyun daha önce karşılaştığı ve hayatta kaldığı bir yabancı DNA parçasına karşılık gelir.
Tüm CRISPR dizisi RNA’ya kopyalanır. Ve kısa parçalara işlenir (tekrarlanan dizilerin her birinde uzun RNA molekülünü keserek), daha sonra DNA’yı kesebilen bir enzime yüklenir. Kısa RNA’lar (kılavuz RNA’lar), bağlı oldukları enzim moleküllerine özgüllük verir. Kılavuz RNA’lar bilinen yabancı dizilerden türetildiğinden, esasen hücreye bilinen tüm DNA tabanlı tehditlerin bir havuzudur; bu DNA moleküllerinden herhangi biri tekrar hücreye girerse, yok edilirler.
Cas9 programlanabilir bir DNA endonükleazdır
Farklı bakteri türlerinin kılavuz RNA’ları işlemek ve yüklemek için kullandığı ve DNA’yı kesmek için protein-RNA komplekslerini kullanan birçok farklı enzim sistemi vardır. Ancak en basit olanı Streptococcus pyogenes’in CRISPR sistemi tarafından örneklenmiştir. Yabancı DNA’nın tanımlanması ve bölünmesi sadece bir enzim tarafından ele alınır: Bu enzim Cas9’dur. Ayrıca, Cas9, diğer proteinlerin yardımı olmadan RNA’larla yüklenebilir. Yani Cas9, uygun bir boyut ve şekle sahip bir RNA ile sunulursa, kendini yükleyecektir.
Başka bir deyişle: Cas9 programlanabilir bir DNA endonükleazdır. (nükleik asit zinciri içindeki bağları belirli yerlerden kesen enzimler grubu) Genetik kod evrensel olduğundan, bakterilerden gelen bir protein kodlama dizisi, diğer tüm türlerde aynı proteini kodlamak için nispeten kolay bir şekilde tasarlanabilir.
Böylece, hemen hemen her türün Cas9’u ifade etmesini sağlayabiliriz ve istediğimiz her diziyle programlayabiliriz. Başka bir deyişle, Cas9, istediğimiz her genomdaki her diziyi kesmemizi sağlar. Bu sistem DNA’daki çift sarmallı kopmaları, hızlı bir şekilde tanımlamak ve onarmak için birçok yol geliştirdi. Bunlardan birine homolog olmayan son birleştirme denir. Esasen iki kırık ucu alır ve onları tekrar bir araya getirir ve hataya yatkındır.
Genetik değişikliği
Yani, eğer Cas9’u bir genin içine kesmek için programlarsak ve bu kesim NHEJ tarafından onarılırsa, gen mutasyona uğrayacak ve muhtemelen işlevsel olmayan hale gelecektir: Genleri mutasyona uğratabiliriz.
Başka bir onarım yoluna homolog rekombinasyon (genetik değişikliği) denir. Çoğu hücre, genomunun aynı iki kopyasını taşır; eğer bir kopya kırılırsa, hücre, HR tarafından mükemmel bir onarım yapmak için diğerini kullanabilir.
Dizileri değiştirmek ve tamamen yeni dizileri genoma eklemek için Cas9 ve HR’Yİ birlikte kullanabiliriz. Cas9 ile birlikte yapmak istediğimiz düzenlemeye benzeyen bir DNA onarım şablonu tedarik edersek, bazı hücreler genomun diğer “normal” kopyası yerine çift sarmalı onarmak için kullanacaktır. DNA sentezleyebilmemiz şartıyla genomları düzenleyebiliriz. Bu inanılmaz derecede güçlü bir sistemdir, çünkü istediğimiz her genomda neredeyse küçük bir değişiklik yapmamızı sağlıyor.
Bitkileri daha düşük girdilerle daha yüksek verime sahip olacak şekilde değiştirebiliriz. Haşere türlerinin tüm popülasyonlarını potansiyel olarak sterilize edebiliriz, böylece tüm ekosistemleri mühendislik haline getirebiliriz. Cas9 genomları bize doğayı irademize bükmek için muazzam bir yetenek verir.
Cas9 ayrıca, araştırma örneklerinde inanılmaz derecede ince taneli değişiklikler yapmamıza ve ne yaptıklarını sormamıza izin verdiği için birçok yeni araştırma yolu açıyor. CAS9 ‘UN DNA’yı hiç kesmeyen versiyonlarını bile üretebiliriz, bunun yerine genleri harekete geçiren faktörleri ele alırız.
Sadece ifade edilen çok az bir gen olduğunda ne olacağını değil, aynı zamanda çok fazla şey sormamızı sağlar.
CRISPR, hastalıkları ve anormallikleri ortadan kaldırabilecek teknolojiye giden bir köprüdür. Ancak, gelecek hala bilinmemektedir. Sonuçlar ya bir felakete sebebiyet verecektir ya da dünya tamamen mühendislik ile değişecektir.
CRISPR-CAS9 Nasıl Çalışır?
CRISPR-Cas9 sistemi, DNA’ya bir değişiklik ( mutasyon ? ) getiren iki anahtar molekülden oluşur.
Bunlar:
Bu, iki DNA sarmalını genomdaki belirli bir konumdan kesebilen bir çift “moleküler makas” görevi görür, böylece DNA bitleri eklenebilir veya çıkarılabilir.
Bu, daha uzun bir RNA iskelesi içinde yer alan küçük bir önceden tasarlanmış RNA dizisinden (yaklaşık 20 baz uzunluğunda) oluşur. İskele kısmı DNA’ya bağlanır ve önceden tasarlanmış sekans, Cas9’u genomun sağ kısmına ‘kılavuzluk eder’. Bu, Cas9 enziminin genomda doğru noktada kesim yapmasını sağlar.
CRISPR Sözlüğü
- CRISPR: Bazı bakteri türlerinin bir antiviral sistemin parçası olarak kullandığı genetik bilginin kümelenmiş, düzenli aralıklı kısa palindromik tekrarları. Kurucu ortağımız Dr. Emmanuelle Charpentier’in de aralarında bulunduğu bir grup bilim insanı, bu sistemin bir gen düzenleme aracı olarak nasıl kullanılacağını keşfetti (Jinek, et al. Science 2012)
- Cas9: Bir kılavuz RNA tarafından belirtilen bir konumda DNA’yı kesmek için “moleküler makas” görevi gören bir CRISPR ile ilişkili (Cas) endonükleaz veya enzim
Deoksiribonükleik asit (DNA): Çoğu organizmanın genetik bilgiyi depolamak için kullandığı ve “yaşam talimatlarını” içeren molekül - Ribonükleik asit (RNA): canlıların DNA “talimatlarını” taşımak ve okumak da dahil olmak üzere çeşitli amaçlar için kullandıkları DNA ile ilgili bir molekül
- Kılavuz RNA (gRNA): Cas9’a bağlanan ve gRNA’nın sekansına bağlı olarak Cas9’un DNA’yı keseceği konumu belirleyen bir RNA molekülü türü
Bunlar da ilginizi çekebilir:
- Çin CRISPR Devrimi ile, Gen Düzenlemede Dünya Lideri Oldu.
- CRISPR’A Yepyeni Bir Yaklaşım! Gen Düzenlemesi Kusursuza Ulaşabilir!..
- CRISPR Gen Düzenleme, İlk Kez İnsanların Üzerinde Körlük Tedavisinde Kullanılacak
- CRISPR tekniği ilk defa mutant kertenkele üretildi
Yazar: Sonnur AYDIN
