|
2.2. CRISPR genini tahrirlash
CRISPR genini tahrirlash (talaffuzi /ˈkrispər/ "krisper") - bu tirik organizmlarning genomlarini o'zgartirishi mumkin bo'lgan molekulyar biologiyadagi genetik muhandislik usuli. U bakterial CRISPR-Cas9 virusga qarshi mudofaa tizimining soddalashtirilgan versiyasiga asoslangan. Sintetik hidoyat RNK (gRNK) bilan
komplekslangan Cas9 nukleazasini hujayra ichiga yuborish orqali hujayra genomini kerakli joyda kesish mumkin, bu esa mavjud genlarni olib tashlash va/yoki in vivo jonli ravishda yangilarini kiritish imkonini beradi.
Ushbu texnika biotexnologiya va tibbiyotda juda muhim hisoblanadi, chunki u genomlarni in vivo jonli ravishda juda yuqori aniqlik, arzon va oson tahrirlash imkonini beradi. U yangi dori-darmonlar, qishloq xo'jaligi mahsulotlari va genetik jihatdan o'zgartirilgan organizmlarni yaratishda yoki patogenlar va zararkunandalarga qarshi kurash vositasi sifatida ishlatilishi mumkin. Shuningdek, u irsiy genetik kasalliklarni, shuningdek, saraton kabi somatik mutatsiyalardan kelib chiqadigan kasalliklarni davolashda imkoniyatlarga ega.Biroq, uning inson germline genetik modifikatsiyasida qo'llanilishi juda ziddiyatli. Texnikaning rivojlanishi Jennifer Dudna va Emmanuel Sharpentierga 2020-yilda kimyo boʻyicha Nobel mukofotini taqdim etdi. Xuddi shu kashfiyot uchun Kavli kofotiga sazovor boʻlgan uchinchi tadqiqotchilar
2.1-rasm
Inson organizmida CRISPR geni tadqiqotlari
Shikshnis boshchiligida Nobel mukofoti berilmadi.
Genetik qaychi kabi ishlaydigan Cas9 nukleazasi ikkita usuldan biri bilan modifikatsiyani kiritish uchun DNKning maqsadli ketma-ketligining ikkala ipini ochadi.Gomologik yo'naltirilgan tuzatish (HDR) orqali osonlashtirilgan nok-in mutatsiyalar maqsadli genomik tahrirlash yondashuvlarining an'anaviy yo'lidir. Bu maqsadli DNK shikastlanishi va ta'mirlanishini kiritish imkonini beradi. HDR ta'mirlash shablonining vazifasini bajarish uchun ekzogen DNKni birlashtirish orqali tanaffusni tuzatish uchun shunga o'xshash DNK ketma-ketliklaridan foydalanadi.[1] Ushbu usul ta'mirlashni boshlash uchun maqsadli joyda DNK shikastlanishining davriy va alohida paydo bo'lishiga tayanadi. CRISPR-Cas9 tomonidan kelib chiqqan nokaut mutatsiyalari gomologik bo'lmagan uchli birikma (NHEJ) orqali ikki ipli uzilishni tiklashga olib keladi.NHEJ ko'pincha ta'mirlash joyida tasodifiy o'chirish yoki qo'shishga olib kelishi mumkin, bu esa gen funksionalligini buzishi yoki o'zgartirishi mumkin.Shu sababli, CRISPR-Cas9 tomonidan genomik muhandislik tadqiqotchilarga maqsadli tasodifiy gen
buzilishini yaratish qobiliyatini beradi. Shu sababli, genomni tahrirlashning aniqligi katta tashvish tug'diradi.Genomik tahrirlash genomda qaytarilmas o'zgarishlarga olib keladi. 1980-yillardan beri eukaryotik hujayralardagi genomni tahrirlash turli usullar yordamida amalga oshirilgan bo'lsa-da, qo'llaniladigan usullar samarasiz va keng miqyosda amalga oshirish uchun amaliy emasligi isbotlangan. CRISPR va xususan Cas9 nukleaza molekulasining kashf etilishi bilan samarali va yuqori selektiv tahrirlash endi haqiqatga aylandi. Streptococcus pyogenes bakterial turidan olingan Cas9 eukaryotik hujayralardagi maqsadli genomik modifikatsiyani osonlashtirdi, bu orqali crRNK va tracrRNA yo'riqnomalari tomonidan belgilangan ma'lum bir joyda maqsadli uzilishni yaratishning ishonchli usulini yaratishga imkon berdi.
2.2-rasm
“Genetik qaychi”sistemasi.
Muayyan lokuslarda nuqta mutatsiyalarini o'chirish yoki qo'zg'atish uchun tadqiqotchilar Cas9 va shablon RNKni kiritish qulayligi turli eukariotlardagi turli genlar bilan bog'liq genomik modellar va biologik jarayonlarni tez va samarali xaritalashda bebaho ahamiyatga ega bo'ldi. Maqsaddan tashqari faollikni sezilarlidarajada kamaytiradigan Cas9 yadrosining yangi ishlab chiqilgan variantlari ishlab chiqildi.CRISPR-Cas9 genomlarini tahrirlash usullari tibbiyot va qishloq xo'jaligida ko'plab potentsial ilovalarga ega. Genom tahrirlash uchun CRISPR-Cas9-gRNK kompleksidan foydalanish AAASning 2015-yilda Yilning eng yaxshi yutuqlari uchun tanlovi bo‘ldi. CRISPR dan germliyani tahrirlashda, ayniqsa, inson embrionlarida foydalanish istiqboli haqida ko‘plab bioetik xavotirlar paydo bo‘ldi.Boshqa usullar2000-yillarning boshlarida nemis tadqiqotchilari sink barmoq nukleazalarini (ZFN) ishlab chiqishni boshladilar, ularning DNK bilan bog'lanish domenlari ma'lum nuqtalarda DNKda ikki zanjirli uzilishlarni yaratishga imkon beradi. ZFNlar yuqori aniqlik va Cas9 ga qaraganda kichikroq afzalliklarga ega, ammo ZFNlar CRISPRga asoslangan usullar kabi keng qo'llanilmaydi. 2010 yilda transkripsiya faollashtiruvchisiga o'xshash effektor nukleazalar (TALENs) deb ataladigan sintetik nukleazalar DNK zanjiridagi ma'lum bir joyga ikki zanjirli uzilishni yo'naltirishning osonroq usulini taqdim etdi. Sink barmoq nukleazalari ham, TALENlar ham har bir maqsadli DNK ketma-ketligi uchun maxsus oqsilni loyihalash va yaratishni talab qiladi, bu hidoyat RNKlarini loyihalashdan ko'ra ancha qiyin va vaqt talab qiluvchi jarayondir. CRISPRlarni loyihalash ancha oson, chunki jarayon faqat qisqa RNK ketma-ketligini sintez qilishni talab qiladi, bu jarayon boshqa ko'plab molekulyar biologiya texnikalarida (masalan, oligonukleotid primerlarini yaratish) keng qo'llaniladi.RNK interferentsiyasi (RNKi) kabi usullar gen funktsiyasini to'liq bostirmasa-da, CRISPR, ZFN va TALENlar to'liq qaytarilmas gen nokautini ta'minlaydi.CRISPR, shuningdek, turli xil gRNKlarni kiritish orqali bir vaqtning o'zida bir nechta DNK saytlarini nishonga olishi mumkin. Bundan tashqari, CRISPRdan foydalanish xarajatlari nisbatan past.
Do'stlaringiz bilan baham: |
