משתמש:PelicanTwo/קריספר-CAS9
{{למחוק|מסדר נקיון}
קריספר-Cas9 (CRISPR-Cas9) הוא מנגנון לחיסון מפני וירוסים, שנמצא בחיידקים וארכיאות[א] רבים. נגיף (וירוס) שתוקף תא מחדיר לתוכו את סליל ה-דנ"א הכפול שלו, הדנ"א הויראלי מנצל את סביבת התא כדי ליצר חלבונים ולהשתכפל, וגורם למותו של התא. לאחרונה התגלה שבדומה לבעלי חיים עיליים, גם חיידקים פיתחו מערכת חיסונית נרכשת שלומדת לזהות את הנגיף ולחסל אותו, והחיסון מורש גם לתאי הבת.
רקע[עריכת קוד מקור | עריכה]
וירוסים הם אויבים מסוכנים לאורגניזמים משום שהם עוברים מוטציות במהירות ומסתגלים לתנאים משתנים, לכן מערכת הגנה יעילה נגד וירוסים היא תנאי להצלחת המין. וירוסים שתוקפים חיידקים נקראים בקטריופאג'ים. לאחרונה התגלה שבדומה לבעלי חיים עיליים, גם חיידקים פיתחו מערכת חיסונית נרכשת שלומדת לזהות את הנגיף הפולש להתגונן מפניו בפעם הבאה שיפלוש. לרוב פלישת הבקטריופאג' תביא למותו של החיידק, אך מעט חיידקים יצליחו לשרוד את הפלישה די זמן, ולהכין לעצמם "ספרייה" של וירוסים. החיידקים חותכים מהדנ"א הויראלי קטעים ומשבצים אותם בתוך הדנ"א שלהן עצמם, באתר שמיועד לזה ומשמש מאגר דוגמאות של דנ"א ויראלי. דוגמאות הדנ"א האלה יאפשרו לחיידק לזהות דנ"א פולש, לחתוך אותו ולשבש את פעולתו, וכך להיות מחוסנים מפניו. מאחר שהדנ"א הויראלי משתבץ בתוך הדנ"א של החיידק עצמו, החיידק יוריש אותו גם לתאי הבת שלו.
האתר בדנ"א שבו נשמרות דוגמאות הדנ"א הוירלי נקרא קריספר. הדוגמאות מופרדות על ידי רצפי דנ"א קבועים מחזוריים. כשאותו וירוס פולש לתא פעם נוספת, האנזים Cas9 שהוא נוקלאז, חותך את הדנ"א הפולש במיקום מדויק על פי דוגמת הדנ"א ששמורה בקריספר, ועל ידי כך מנטרל אותו. בקריספר עשויות להיות מספר פיסות דנ"א של אותו וירוס, ו-Cas9 יחתוך לפיהן את הדנ"א של הוירוס במספר נקודות.
מנגנון חיידקי זה "נחטף" על ידי ביוכימאים כשיטה לעריכה גנטית של כרומוזומים בבעלי חיים עיליים. השיטה היא כה מדויקת שאפשר באמצעותה להוציא זוג בסיסים בודד מתוך הגנום. הדיוק ופשטות השימוש במנגנון קריספר-Cas9 הקפיצו קדימה את טכנולוגיית ההנדסה הגנטית, והשיטה היא בשימוש ברוב המעבדות בעולם.
מנגנון[עריכת קוד מקור | עריכה]
באתר הקריספר נמצאים רצפי דנ"א זהים קצרים שחוזרים על עצמם במרווחים משתנים, ונקראים רצפים חוזרים (repeats). הרצף החוזר הוא בן 30-40 בסיסים, והוא פלינדרומי, כלומר נקרא אותו דבר מההתחלה לסוף ומהסוף להתחלה (אבל רק האמצע שלו XXX). יש מאות (או אלפי? XXX) רצפים כאלה בקריספר, ובמרווחים שביניהם משובצים קטעי דנ"א שנחתכו מוירוסים פולשים. ראשי התיבות CRISPR פירושן Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats
השלב הראשון במנגנון ההגנה הוא זיהוי קטעי דנ"א של וירוס כזרים.
כשנגיף חודר לתא הוא משתמש במנגנון השכפול הגנטי של התא כדי להתרבות, ולרוב מביא למותו של התא. חלק קטן מהחיידקים עשויים לשרוד את הפלישה, ולהעתיק לקריספר פיסות דנ"א מהנגיף. מרגע שפיסות אלה מאוחסנות בקריספר, המנגנון מקנה לחיידקים חסינות נגד הנגיף המסוים, והחסינות עוברת לחיידקי הבת שלהם.
בקרבת הקריספר נמצאים גנים לקידוד האנזים Cas9 ואנזימי Cas אחרים. Cas9 הוא נוקלאז (nuclease), כלומר הוא אנזים שיכול לחתוך סליל דנ"א דו-גדילי. ראשי התיבות Cas פירושן Crisper Assisted, משום שפיסת דנ"א ויראלי מהקריספר מוצמדת לאנזים, ועל פיה האנזים חותך את הדנ"א של הווירוס בנקודה המדויקת. בשלבים השונים של מנגנון קריספר-Cas9 משתתפים אנזימי Cas נוספים. (XXXX)
המנגנון מתחיל לפעול כשוירוס חודר לתא. אנזימים בחיידק (XXXX) חותכים פיסות מהדנ"א הויראלי ומשבצים אותן בקריספר. תהליך חיתוך הדנ"א הויראלי והכנסתו בין רצפי קריספר נקרא 'הסתגלות' (adaptation), ועדיין לא ידוע איך בדיוק הוא פועל (XXX לבדוק שעדיין לא ידוע)[1]. פיסות הדנ"א שמשולבות בין רצפי הקריספר נקראות 'מרווחים' (spacers), וגם הן קצרות - כ-20 זוגות בסיס זהות[2] (XXX לאמת את זה) [3].
בשלב הבא (XXX)
לבדוק איזה אנזים יוצר פיסות של crRNA והאם הן נמצאות כל הזמן בציטופלמזה. XXX
מנגנון קריספר-Cas9 נמצא בחיידקי וארכיאות רבים. הוא התגלה לראשונה בחיידק סטרפטוקוקוס פיוגנס (Streptococcus pyogenes) והמנגנון בחיידק זה נחקר רבות, וזה מנגנון קריספר-Cas9 שמשמש ברוב המעבדות. מנגנונים דומים קיימים גם בחיידקים אחרים (XXX עם אנזימים אחרים).
מאמר טוב[4] https://www.dpb.ciw.edu/sites/dpb.carnegiescience.edu/files/Bhaya_ARG.pdf
היסטוריה[עריכת קוד מקור | עריכה]
הקריספר התגלה ב-XXX, אבל לא היה ברור למה הוא משמש ומה כתוב ברווחים שבין הרצפים החוזרים. ב-XXX התגלה שברווחים משולבים קטעי דנ"א של וירוסים שתקפו את החיידק. הועלתה סברה שאתר זה הוא חלק ממערכת חיסונית של החיידק, עד אז איש לא שיער שלחיידקים יש מערכת חיסונית מפני וירוסים.
ציור:
1. בקטריופאג מכניס דנ"א, קטע מהדנ"א נחתך ומשולב בדנ"א.
לבדוק אם פיסות crRNA נמצאים כל הזמן בתא.
קטעי הדנ"א הויראלי משובצים בדנ"א של התא, בין קריספר ריפיטס.
כל אזור הקריספר מועתק ל mRNA
ומחולק לפיסות של קריספר עם פיסת הדנ"א הויראלי שצמודה אליו.
XXX מתי התהליך הזה קורה, האם בזמן שכפול התא, כשהגדילים מופרדים, והקריספר מועתק שוב ואז נחתך.
קאז9 חותך את איזור הקריספר מהגדילם האלה, וחמפרק את איזור הקריספר לקטעים קטנים, כל אחד עם קריספר ריפיט ודנ"א ויראלי שצמוד אליו.
פיסות אלה נקראות crRNA כקיצור של crispr RNA.
המקטעים האלה נשארים בתוך הקאז9 (XXXX או בתוך הציטופזלמה? לפי גרסייד קליפ 2 זה בציטופלזמה)
מי מבצע את ההעתקה ל mrRNA והחיתוך ל crRNA?
בנוסף ל crRNA יש tracrNRA - כ transactivating crispr RNA. נקרא גם tracer RNA, הוא מצויר בצורת מדרגה.
crRNA ו trancrRNA מתחברים בקטע הקריספר.
אלה המספריים. הם יושבים בקאז9 (או בציטופלזמה) ומחכים לסליל דנ"א ויראלי שיחדור לת"א.
בקופסה של קאז9 הדנ"א הויראלי מופרד לשני גדילים, והצמד crRNA ו-trancrRNA נצמדים אליו במקום הגדיל השני ומבצעים חיתוך. החיתוך הוא בנקודת החיבור של הקריספר לספייסר. XXX אבל לא בדיוק, לבדוק את הנקודה המדויקת.
מה שמדריך את קאז9 הוא mRNA.
קאז9 הוא כללי, הדבר היחיד שמדריך אותו זה הקריספר RNA. לכן הוא כל כך שימושי.
http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0019543
ביאורים[עריכת קוד מקור | עריכה]
- ^ אורגניזם חד תאי דמוי חיידק אך בלי גרעין ואברונים.
הערות שוליים[עריכת קוד מקור | עריכה]
{{הערות שוליים}