Craspase : "CRISPR - Mfumo wa Cas" mpya salama ambao huhariri Jeni na Protini  

"Mifumo ya CRISPR-Cas" katika bakteria na virusi hutambua na kuharibu mlolongo wa virusi vinavyovamia. Ni mfumo wa kinga ya bakteria na archaeal kwa ulinzi dhidi ya maambukizo ya virusi. Mnamo 2012, mfumo wa CRISPR-Cas ulitambuliwa kama a genome chombo cha kuhariri. Tangu wakati huo, anuwai ya mifumo ya CRISPR-Cas imetengenezwa na imepata matumizi katika maeneo kama vile tiba ya jeni, uchunguzi, utafiti na uboreshaji wa mazao. Hata hivyo, mifumo inayopatikana kwa sasa ya CRISPR-Cas ina matumizi machache ya kimatibabu kutokana na matukio ya mara kwa mara ya uhariri usiolengwa, mabadiliko yasiyotarajiwa ya DNA na matatizo ya kurithi. Watafiti hivi karibuni wameripoti mfumo mpya wa CRISPR-Cas ambao unaweza kulenga na kuharibu mRNA na protini kuhusishwa na magonjwa mbalimbali ya kijeni kwa usahihi zaidi bila athari zisizolengwa na matatizo ya kurithi. Inaitwa Craspase, ni mfumo wa kwanza wa CRISPR-Cas unaoonyesha protini kazi ya kuhariri. Pia ni mfumo wa kwanza ambao unaweza kuhariri RNA na protini. Kwa sababu Craspase inashinda vikwazo vingi vya mifumo iliyopo ya CRISPR-Cas, ina uwezo wa kuleta mapinduzi ya tiba ya jeni, uchunguzi na ufuatiliaji, utafiti wa matibabu na uboreshaji wa mazao. 

"Mfumo wa CRISPR-Cas" ni mfumo wa asili wa kinga ya bakteria na archaea dhidi ya maambukizo ya virusi ambayo hutambua, hufunga na kuharibu mfuatano katika jeni la virusi ili kulinda. Inajumuisha sehemu mbili - RNA ya bakteria iliyonakiliwa kutoka kwa jeni ya virusi iliyojumuishwa kwenye jenomu ya bakteria baada ya maambukizo ya kwanza (inayoitwa CRISPR, hii inabainisha mlolongo lengwa wa jeni za virusi zinazovamia) na kiharibifu kinachohusishwa. protini inayoitwa "CRISPR inayohusishwa protini (Cas)” ambayo hufunga na kuharibu mfuatano uliotambuliwa katika jeni la virusi ili kulinda bakteria dhidi ya virusi.  

CRISPER inasimama kwa "marudio mafupi ya palindromic yaliyounganishwa mara kwa mara". Imeandikwa RNA ya bakteria yenye sifa ya kurudia palindromic.  

Marudio ya palindromic (CRISPRs) yaligunduliwa kwanza katika mfuatano wa E. coli mnamo 1987. Mnamo 1995, Francisco Mojica aliona miundo kama hiyo katika archaea, na ndiye aliyefikiria kwanza haya kama sehemu ya mfumo wa kinga ya bakteria na archaea. Mnamo 2008, ilionyeshwa kwa majaribio kwa mara ya kwanza kwamba lengo la mfumo wa kinga wa bakteria na archaea lilikuwa DNA ya kigeni na sio mRNA. Utaratibu wa utambuzi na uharibifu wa mpangilio wa virusi ulipendekeza kuwa mifumo kama hiyo inaweza kutumika kama zana ya uhariri wa jenomu. Tangu kutambuliwa kwake kama zana ya uhariri wa genome mnamo 2012, mfumo wa CRISPR-Cas umekuja kwa njia ndefu sana kama kiwango kilichoimarishwa. editing gene mfumo na imepata matumizi anuwai katika biomedicine, kilimo, tasnia ya dawa pamoja na tiba ya jeni ya kliniki.^1,2.  

Mbalimbali ya CRISPR-Mifumo ya Cas tayari imetambuliwa na inapatikana kwa sasa kwa ufuatiliaji na uhariri wa DNA/RNA kwa ajili ya utafiti, uchunguzi wa madawa ya kulevya, uchunguzi na matibabu. Mifumo ya sasa ya CRISPR/Cas imegawanywa katika madarasa 2 (Hatari ya 1 na 2) na aina sita (Aina ya I hadi XI). Mifumo ya daraja la 1 ina Cas nyingi protini ambayo yanahitaji kuunda changamano cha kufanya kazi ili kufunga na kuchukua hatua kulingana na malengo yao. Kwa upande mwingine, mifumo ya Hatari ya 2 ina Cas moja kubwa tu protini kwa mfuatano wa kushurutisha na udhalilishaji unaorahisisha kutumia mifumo ya Daraja la 2. Mifumo ya Daraja la 2 inayotumika sana ni Cas 9 Type II, Cas13 Type VI, na Cas12 Type V. Mifumo hii inaweza kuwa na athari za dhamana zisizohitajika yaani, athari isiyolengwa na cytotoxicity.^3,5.  

Matibabu ya jeni kulingana na mifumo ya sasa ya CRISPR- Cas ina matumizi machache ya kimatibabu kwa sababu ya kutokea mara kwa mara kwa uhariri usiolengwa, mabadiliko yasiyotarajiwa ya DNA, ikiwa ni pamoja na ufutaji mkubwa wa vipande vya DNA na lahaja kubwa za miundo ya DNA katika tovuti zinazolengwa na zisizolengwa ambazo husababisha vifo vya seli. na matatizo mengine ya kurithi.  

Craspase (au capase inayoongozwa na CRISPR)  

Watafiti hivi majuzi wameripoti mfumo wa riwaya ya CRISPER-Cas ambao ni mfumo wa Darasa la 2 Aina ya III-E Cas7-11 unaohusishwa na aina ya caspase. protini kwa hivyo jina lake Craspase au caspase inayoongozwa na CRISPR ⁵ (Caspases ni cysteine ​​proteases ambazo huchukua jukumu muhimu katika apoptosis katika kuvunja miundo ya seli). Inaweza kutumika katika maeneo kama vile tiba ya jeni na uchunguzi. Craspase inaongozwa na RNA na inalengwa na RNA na haijihusishi na mfuatano wa DNA. Inaweza kulenga na kuharibu mRNA na protini kuhusishwa na magonjwa mbalimbali ya kijeni kwa usahihi zaidi bila athari zisizolengwa. Kwa hivyo, kuondolewa kwa jeni zinazohusiana na magonjwa kunawezekana kwa kupasuka kwa mRNA au kiwango cha protini. Pia, inapounganishwa na kimeng'enya maalum, Craspase pia inaweza kutumika kurekebisha kazi za protini. Utendakazi wake wa RNase na protease unapoondolewa, Craspase huzimwa (dCraspase). Haina kazi ya kukata lakini inafunga na RNA na mlolongo wa protini. Kwa hiyo, dCraspase inaweza kutumika katika uchunguzi na picha kufuatilia na kutambua magonjwa au virusi.  

Craspase ni mfumo wa kwanza wa CRISPR-Cas unaoonyesha kazi ya uhariri wa protini. Pia ni mfumo wa kwanza ambao unaweza kuhariri RNA na protini. Yake editing gene kazi huja kwa athari ndogo isiyolengwa na hakuna shida zinazoweza kurithiwa. Kwa hivyo, Craspase inaweza kuwa salama katika matumizi ya kliniki na matibabu kuliko mifumo mingine inayopatikana sasa ya CRISPR-Cas. ^4,5.    

Kwa sababu Craspase inashinda vikwazo vingi vya mifumo iliyopo ya CRISPR-Cas, ina uwezo wa kuleta mapinduzi ya tiba ya jeni, uchunguzi na ufuatiliaji, utafiti wa matibabu na uboreshaji wa mazao. Utafiti zaidi unahitajika ili kuunda mfumo wa utoaji unaotegemewa ili kulenga kwa usahihi jeni zinazosababisha magonjwa kwenye seli kabla ya kuthibitisha usalama na ufanisi katika majaribio ya kimatibabu.   

*** 

Marejeo:  

1. Gostimskaya, I. CRISPR–Cas9: Historia ya Ugunduzi Wake na Mazingatio ya Kimaadili ya Matumizi Yake katika Uhariri wa Genome. Biokemia Moscow 87, 777-788 (2022). https://doi.org/10.1134/S0006297922080090  

2. Chao Li et al 2022. Zana na Rasilimali za Kikokotozi za Uhariri wa CRISPR/Cas Genome. Genomics, Proteomics & Bioinformatics. Inapatikana mtandaoni tarehe 24 Machi 2022. DOI: https://doi.org/10.1016/j.gpb.2022.02.006 

3. van Beljouw, SPB, Sanders, J., Rodríguez-Molina, A. et al. Mifumo ya CRISPR-Cas inayolenga RNA. Nat Rev Microbiol 21, 21–34 (2023). https://doi.org/10.1038/s41579-022-00793-y 

4. Chunyi Hu et al 2022. Craspase ni protease inayoongozwa na RNA, iliyowezeshwa na RNA. Sayansi. 25 Ago 2022. Vol 377, Toleo la 6612. ukurasa wa 1278-1285. DOI: https://doi.org/10.1126/science.add5064  

5. Huo, G., Shepherd, J. & Pan, X. Craspase: Riwaya ya CRISPR/Cas mhariri wa jeni mbili. Functional & Integrative Genomics 23, 98 (2023). Iliyochapishwa: 23 Machi 2023. DOI: https://doi.org/10.1007/s10142-023-01024-0 

***