سیستم CRISPR از مواجهه با یک توالی تکراری مرموز برای تکنولوژی تا ویرایش ژنوم

نوع مقاله : مقاله مروری

نویسندگان

1 استادیار،ژنتیک، گروه میکروبیولوژی، دانشگاه آزاد اسلامی،واحد قم،قم، ایران

2 دانشجو، دانشجوی بیوتکنولوژی،گروه بیوتکنولوژی،دانشگاه آزاد اسلامی،واحد قم، قم ،ایران

3 مربی، کارشناس ارشد،گروه میکروبیولوژی،دانشگاه آزاد اسلامی،واحد قم، قم ،ایران

4 مدیر عامل شرکت دانش بنیان سامان ژن آراد و استاد مدعو دانشگاه آزاد قم

چکیده

تناوب‌هایِ کوتاهِ پالیندرومِ فاصله‌دارِ منظمِ خوشه‌ای (clustered regularly interspaced short palindromic repeats) ، سیستم های CRISPR- Cas ، سیستم های ایمنی به دست آمده شناخته شده است که در آرکیا و باکتری ها گسترده است. نوکلئاز های RNA راهنما از سیستم های CRISPR- Cas در حال حاضر به عنوان ابزار قابل اعتماد برای ویرایش و مهندسی ژنوم در نظر گرفته شده است. نخستین اشاره به آنها در سال 1987 بود، زمانی که در ژنوم اشرشیا کلای در طول تجزیه و تحلیل ژن های دخیل در متابولیسم فسفات یک توالی DNA تکراری غیر معمول کشف شد ، که پس از آن به عنوان یک CRISPR تعریف شد،. الگوهای توالی مشابه پس از آن در طیف وسیعی از باکتری های دیگر و همچنین در آرکی باکتر های نمک دوست گزارش شده است، که نشان می دهد نقش مهمی برای چنین خوشه های تکاملی حفظ شده از توالی های تکراری دارد. یک گام مهم در جهت مشخص کردن ویژگی سیستمCRISPR-Cas ، شناسایی ارتباط بین CRISPR ها و پروتئین های مرتبط با Cas بود که در ابتدا فرض بر این بود که در تعمیرات DNA درآرکی های گرمادوست دخالت داشته باشد. زیست شناسی ساختاری و بیوشیمی پیشرفته می تواند نه تنها در ویرایش ژنوم بر پایه CRISPR-Cas9 و دیگر سیستم های CRISPR-Cas کلاس II دست به دست هم دهد، بلکه درک منشا و تکامل این سیستم از عناصر متحرک ژنتیکی، نشان دهنده عناصر متحرک ژنتیکی است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

CRISPR System from Encounter with a Mysterious Repeated Sequence to Genome Editing Technology

نویسندگان [English]

  • Mojtaba Sohrabi 1
  • Zahrasadat Monzavi 2
  • zahra abdolahi 2
  • hamed salmani 2
  • somayeh dehghani sanij 3
  • Abbas Morovvati 4
1 Department of microbiology, Qom Branch, Islamic Azad University,Qom,Iran
2 student, MS in Biotechnology, Department of Biotechnology, Qom Branch, Islamic Azad University, Qom, Iran
3 Lecture, MsC in Microbiology, Department of microbiology, Qom Branch, Islamic Azad University, Qom, Iran.
4 management and teacher
چکیده [English]

Clustered regularly interspaced short palindromic repeat (CRISPR)-
Cas systems are well-known acquired immunity systems that are widespread in archaea
and bacteria. The RNA-guided nucleases from CRISPR-Cas systems are currently
regarded as the most reliable tools for genome editing and engineering. The
first hint of their existence came in 1987, when an unusual repetitive DNA sequence,
which subsequently was defined as a CRISPR, was discovered in the Escherichia coli
genome during an analysis of genes involved in phosphate metabolism. Similar sequence
patterns were then reported in a range of other bacteria as well as in halophilic
archaea, suggesting an important role for such evolutionarily conserved
clusters of repeated sequences. A critical step toward functional characterization of
the CRISPR-Cas systems was the recognition of a link between CRISPRs and the associated
Cas proteins, which were initially hypothesized to be involved in DNA repair
in hyperthermophilic archaea. Comparative genomics, structural biology, and advanced
biochemistry could then work hand in hand, not only culminating in the explosion
of genome editing tools based on CRISPR-Cas9 and other class II CRISPR-Cas
systems but also providing insights into the origin and evolution of this system from
mobile genetic elements denoted casposons. To celebrate the 30th anniversary of
the discovery of CRISPR, this minireview briefly discusses the fascinating history of
CRISPR-Cas systems, from the original observation of an enigmatic sequence in E.
coli to genome editing in humans.

کلیدواژه‌ها [English]

  • archaea
  • casposon
  • genome editing
  • repeated sequence