الحمض النووي الريبوزي كريسبر

📅 آخر تحديث: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 2 صور
الموسوعة الحرة

يُعدّ الحمض النووي الريبوزي CRISPR أو crRNA نسخةً من الحمض النووي الريبوزي (RNA) من موقع CRISPR. [ 1 ] نظام CRISPR-Cas (التكرارات المتناظرة القصيرة المتجمعة والمتباعدة بانتظام - الأنظمة المرتبطة بـ CRISPR) هو نظام مناعي تكيفي موجود في البكتيريا والعتائق لحماية الكائنات الحية من العناصر الوراثية المتنقلة ، مثل الفيروسات والبلازميدات والترانسبوزونات . [ 2 ] يحتوي موقع CRISPR على سلسلة من التكرارات تفصل بينها فواصل فريدة. يمكن الحصول على هذه الفواصل الفريدة من العناصر الوراثية المتنقلة . [ 2 ]

نسخ الموقع الجيني لتقنية كريسبر ونضج ما قبل الحمض النووي الريبوزي الموجه (pre-crRNA)

يتشكل ما قبل الحمض النووي الريبوزي الموجه (pre-crRNA) بعد نسخ موقع CRISPR وقبل معالجته بواسطة بروتينات Cas. تحتوي نسخ crRNA الناضجة على جزء محفوظ جزئيًا من التكرار وتسلسل فاصل مكمل للحمض النووي المستهدف. [ 3 ] يشكل crRNA معقدًا فعالًا مع نوكلياز واحد أو عدة بروتينات Cas يُسمى سلسلة Cascade (المعقد المرتبط بـ CRISPR للدفاع المضاد للفيروسات). [ 3 ] [ 1 ] بمجرد تشكل المعقد الفعال، يقوم نوكلياز Cas أو بروتين فعال واحد بإحداث تداخل موجه بتطابق crRNA. [ 4 ]

وظيفة

النوع الأول

تتميز أنظمة كريسبر من النوع الأول بوجود بروتين Cas3 ، وهو بروتين نوكلياز- هليكاز ، ومركب Cascade متعدد الوحدات الفرعية (المركب المرتبط بكريسبر للدفاع المضاد للفيروسات). يمكن لـ crRNA أن يشكل مركباً مع بروتينات Cas في مركب Cascade، ويوجه هذا المركب إلى تسلسل الحمض النووي المستهدف. يتم استقطاب Cas3 للقيام بنشاط النوكلياز-الهليكاز. [ 5 ]

في سلسلة التفاعلات، يقوم Cas6 عادةً بتوليد جزيئات crRNA الناضجة، بينما يقوم Cas5 و Cas7 بمعالجة جزيئات crRNA وتثبيتها. [ 6 ]

النوع الثاني

تتميز أنظمة كريسبر من النوع الثاني [ 7 ] بوجود إنزيم نوكلياز Cas9 ذي التوقيع المميز . [ 8 ] في أنظمة كريسبر من النوع الثاني، يمكن لـ crRNA و tracrRNA (حمض نووي ريبوزي مُنشِّط لكريسبر) تكوين مُركَّب يُعرف باسم الحمض النووي الريبوزي الدليل أو gRNA . [ 9 ] يتطابق crRNA الموجود داخل gRNA مع التسلسل المستهدف أو البروتوسبيسر بعد العثور على PAM . بمجرد حدوث التطابق، يقوم Cas9 بإحداث قطع في كلا سلسلتي الحمض النووي.

مراحل مناعة كريسبر للنوع الأول، والنوع الثاني، والنوع الثالث

النوع الثالث

تتميز أنظمة كريسبر من النوع الثالث بوجود بروتين Cas10، وهو بروتين قاطع للحمض النووي الريبي (RNA). [ 10 ] وكما هو الحال في النوع الأول، يتشكل مُركب مُؤثر كبير، ويقوم الحمض النووي الريبي المُوجّه (crRNA) بتوجيه هذا المُركب إلى التسلسل المستهدف. ويُساعد بروتين Cas6 في إنتاج الحمض النووي الريبي المُوجّه الناضج. [ 10 ]

النوع الرابع

لا تحتوي أنظمة كريسبر من النوع الرابع على نوكلياز مُؤثِّر، وهي مرتبطة بالبلازميدات والبروفاجات . ويرتبط إنزيم شبيه بـ Cas6 بنضج الحمض النووي الريبوزي المُوجِّه (crRNA). لا تحتوي جميع أنظمة النوع الرابع على موقع كريسبر، وبالتالي لا تحتوي على الحمض النووي الريبوزي المُوجِّه (crRNA). [ 11 ]

النوع الخامس

تتميز أنظمة CRISPR من النوع الخامس بوجود Cas12 ، وهو نوكلياز قادر على قطع الحمض النووي أحادي السلسلة (ssDNA ) وثنائي السلسلة (dsDNA) والحمض النووي الريبي (RNA) . [ 7 ] ومثل Cas9، يُعد Cas12 النوكلياز المؤثر الوحيد. تعالج أنظمة النوع الخامس ما قبل crRNA دون tracrRNA. يستهدف crRNA الناضج، المرتبط بـ Cas12، تسلسل الحمض النووي المطلوب ويقطعه. [ 12 ]

النوع السادس

تتميز أنظمة كريسبر من النوع السادس بوجود بروتين Cas13 ، وهو بروتين مُؤثر واحد يستهدف الحمض النووي الريبوزي (RNA). ومثل نظام النوع الخامس، يستطيع Cas13 معالجة ما قبل الحمض النووي الريبوزي المُستهدف (pre-crRNA) دون الحاجة إلى الحمض النووي الريبوزي المُستهدف (tracrRNA). يقوم الحمض النووي الريبوزي المُستهدف الناضج، المرتبط بـ Cas13، بتوجيه هذا المركب إلى الحمض النووي الريبوزي المُستهدف وتفكيكه. [ 13 ]

مراجع

  1. 1 2 غاسيوناس، جيدريوس؛ بارانغو، رودولف؛ هورفاث، فيليب؛ سيكسنيس، فيرجينيوس (25-09-2012). "مركب البروتين النووي الريبوزي Cas9-crRNA يُحفز انقسام الحمض النووي المحدد للمناعة التكيفية في البكتيريا" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم . 109 (39): E2579-86. doi : 10.1073/pnas.1208507109 . ISSN 0027-8424 . PMC 3465414. PMID 22949671 .   
  2. 1 2 فاور، غيليم؛ شماكوف، سيرجي أ.؛ يان، وينستون إكس.؛ تشينغ، ديفيد ر.؛ سكوت، ديفيد أ.؛ بيترز، جوزيف إي.؛ ماكاروفا، كيرا س.؛ كونين، يوجين ف. (أغسطس 2019). "تقنية كريسبر-كاس في العناصر الوراثية المتنقلة: الدفاع المضاد وما بعده" . مجلة نيتشر ريفيوز مايكروبيولوجي . 17 (8): 513-525 . doi : 10.1038/s41579-019-0204-7 . ISSN 1740-1534 . PMC 11165670. PMID 31165781. S2CID 174809341 .    
  3. 1 2 كارفيليس، توتفيداس؛ غازيوناس، جيدريوس؛ ميكسيس، الجيرداس؛ بارانجو، رودولف؛ هورفاث، فيليب. سيكسنيز ، فيرجينيوس (2013/05/01). "يوجه crRNA وtracrRNA تداخل الحمض النووي بوساطة Cas9 في المكورات العقدية الحرارية" . بيولوجيا الحمض النووي الريبي . 10 (5): 841-851 . دوى : 10.4161 / rna.24203 . ردمك 1547-6286 . بمك 3737341 . بميد 23535272 .   
  4. ↑ جينك، مارتن؛ تشيلينسكي، كريستوف؛ فونفارا، إينيس؛ هاور، مايكل؛ دودنا، جينيفر أ.؛ شاربنتييه، إيمانويل (17 أغسطس/آب 2012). "إنزيم نووي داخلي مزدوج قابل للبرمجة موجه بالحمض النووي الريبي في المناعة البكتيرية التكيفية" . مجلة ساينس . 337 (6096): 816-821 . Bibcode : 2012Sci...337..816J . doi : 10.1126/science.1225829 . ISSN 0036-8075 . PMC 6286148. PMID 22745249 .   
  5. ↑ سينكوناس، توماس؛ غاسيوناس، جيدريوس؛ فريمو، كريستوف؛ بارانغو، رودولف؛ هورفاث، فيليب؛ سيكسنيس، فيرجينيوس (2011-04-06). "Cas3 هو نوكلياز الحمض النووي أحادي السلسلة وهيليكاز معتمد على ATP في نظام المناعة CRISPR/Cas" . مجلة EMBO . 30 (7): 1335-1342 . doi : 10.1038/emboj.2011.41 . ISSN 0261-4189 . PMC 3094125. PMID 21343909 .   
  6. ↑ بريندل، جوتا؛ ستول، بريتا؛ لانج، سيتا جيه؛ شارما، كوندان؛ لينز، كريستوف؛ ستاشلر، أريس-إيدا؛ ماير، ليزا-كاثارينا؛ ريختر، هاجن؛ نيكل، ليزا؛ شميتز، روث أ؛ رانداو، لينارت؛ أليرز، ثورستن؛ أورلاب، هينينج؛ باكوفن، رولف؛ مارشفيلدر، أنيتا (2014-03-07). "يُعدّ مُركّب بروتينات كاس 5 و6 و7 ضروريًا لتكوين واستقرار الحمض النووي الريبوزي المُشتق من تكرارات الباليندروم القصيرة المُنتظمة المُتباعدة (crRNAs) في هالوفراكس فولكاني" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 289 (10): 7164– 7177. doi : 10.1074/jbc.M113.508184 . ISSN 0021-9258 . PMC 3945376 . PMID 24459147 .   
  7. 1 2 ماكاروفا، كيرا س.؛ وولف، يوري إ.؛ إيرانزو، خايمي؛ شماكوف، سيرجي أ.؛ الخنباشي، عمر س.؛ براونز، ستان ج. ج.؛ شاربنتييه، إيمانويل؛ تشينغ، ديفيد؛ هافت، دانيال هـ.؛ هورفاث، فيليب؛ موينو، سيلفان؛ موجيكا، فرانسيسكو ج. م.؛ سكوت، ديفيد؛ شاه، شيراز أ.؛ سيكسنيس، فيرجينيوس (فبراير 2020). "التصنيف التطوري لأنظمة CRISPR-Cas: طفرة في الفئة 2 والمتغيرات المشتقة منها" . مجلة Nature Reviews Microbiology . 18 (2): 67-83 . doi : 10.1038/s41579-019-0299-x . ISSN 1740-1534 . PMC 8905525 . PMID 31857715 .   
  8. ↑ هيلر، روبرت؛ ساماي، بولامي؛ موديل، جوشوا و.؛ وينر، كاثرين؛ غولدبيرغ، غريغوري و.؛ بيكارد، ديفيد؛ مارافيني، لوتشيانو أ. (12 مارس 2015). "يحدد Cas9 أهدافًا فيروسية وظيفية أثناء تكيف CRISPR-Cas" . Nature . 519 (7542): 199–202 . Bibcode : 2015Natur.519..199H . doi : 10.1038 / nature14245 . ISSN 0028-0836 . PMC 4385744. PMID 25707807 .   
  9. ↑ شاربنتييه، إيمانويل؛ ريختر، هاغن؛ فان دير أوست، جون؛ وايت، مالكولم ف. (2015-05-01). "مسارات التكوين الحيوي لجزيئات الحمض النووي الريبوزي الموجهة في المناعة التكيفية لتقنية كريسبر-كاس في العتائق والبكتيريا" . مجلة FEMS لاستعراضات علم الأحياء الدقيقة . 39 (3): 428-441 . doi : 10.1093/femsre/fuv023 . ISSN 0168-6445 . PMC 5965381. PMID 25994611 .   
  10. 1 2 كولسنيك، ماتفي ف؛ فيدوروفا، إيانا؛ كارنييفا، كارينا أ؛ أرتامونوفا، داريا ن.؛ سيفيرينوف، كونستانتين ف. (2021-10-01). "أنظمة النوع الثالث CRISPR-Cas: فك رموز نظام المناعة بدائية النواة الأكثر تعقيدًا" . الكيمياء الحيوية (موسكو) . 86 (10): 1301–1314 . دوى : 10.1134 / S0006297921100114 . ISSN 1608-3040 . بمك 8527444 . بميد 34903162 .   
  11. ↑ بينيلا-ريدوندو، رافائيل؛ مايو-مونيوز، ديفيد؛ راسل، جاكوب؛ غاريت، روجر أ.؛ رانداو، لينارت؛ سورينسن، سورين ج.؛ شاه، شيراز أ. (28-02-2020). "أنظمة CRISPR-Cas من النوع الرابع شديدة التنوع وتشارك في التنافس بين البلازميدات" . مجلة أبحاث الأحماض النووية . 48 (4): 2000-2012 . doi : 10.1093/nar/gkz1197 . ISSN 1362-4962 . PMC 7038947. PMID 31879772 .   
  12. ↑ بول، بيجويا؛ مونتويا، غييرمو (فبراير 2020). "CRISPR-Cas12a: نظرة عامة وظيفية وتطبيقات" . مجلة الطب الحيوي . 43 (1): 8-17 . doi : 10.1016/j.bj.2019.10.005 . ISSN 2319-4170 . PMC 7090318. PMID 32200959 .   
  13. ↑ أوكونيل، ميتشل ر. (2019-01-04). "الآليات الجزيئية لاستهداف الحمض النووي الريبي بواسطة أنظمة كريسبر-كاس من النوع السادس المحتوية على كاس13". مجلة البيولوجيا الجزيئية . 431 (1): 66-87 . doi : 10.1016/j.jmb.2018.06.029 . ISSN 1089-8638 . PMID 29940185. S2CID 49414939 .