Gyurcsik Béla

Kémiai Nobel-díjat ért a mesterséges nukleázok kutatása 2020-ban

A Svéd Királyi Tudományos Akadémia a genomszerkesztés egyik módszerének kifejlesztéséért adományozta a kémiai Nobel-díjat Emmanuelle Charpentier-nek és Jennifer Anne Doudnának. A genomszerkesztést programozható mesterséges nukleázok segítségével már előbb megvalósították. A CRISPR/Cas9 rendszer felfedezése azonban forradalmasította ezt a tudományterületet.

Miről is van szó? Az Escherichia coli baktérium genomjának nem kódoló régiójában öt olyan, egymás utáni DNS-szakaszt azonosítottak, melyek mindegyike tartalmaz egy szigorúan megőrzött, részlegesen palindrom szekvenciát (vagyis a szekvencia a DNS két szálán az 5’ -> 3’ irányban olvasva ugyanaz). Ezután számos más baktérium DNS-ében is megfigyeltek hasonló ismétlődő szekvenciákat, amelyek 2002-ben kapták a CRISPR nevet. Hamarosan kimutatták, hogy az ismétlődő szakaszok nem megőrzött, tehát nem palindrom szekvenciái, a protospacerek, a baktériumsejtekbe behatoló, de végül legyőzött fágokból vagy plazmidokból származhatnak. Az is kiderült, hogy egy túlélt fertőzés után új ismétlődő szakasz jelenik meg a CRISPR-régióban, mintegy megőrizve a támadó ágens emlékét, hogy az újra azonosítható és semlegesíthető legyen. Ezután igazolták, hogy a CRISPR-régióhoz társítható gének (Cas-gének) olyan fehérjéket kódolnak, melyek a CRISPR-régióval együtt a bakteriális immunitás egyik mechanizmusát alkotják. Ezután számos kutatócsoport kapcsolódott be a CRISPR és az asszociált fehérjék szisztematikus vizsgálataiba. Sikerült számos Cas-fehérjét azonosítani, és azt is megfejtették, hogy milyen szerepet játszanak a CRISPR/Cas rendszerben: a fertőző ágens DNS-ének felismerésében meghatározó a protospacer-szekvencia, és a DNS hasítása is függ ettől a szekvenciától.

gyurcsik.jpg

A II-es típusú CRISPR/Cas rendszer aktív komplexe: a Cas9 endonukleáz két RNS-molekula segítségével ismeri fel a cél-DNS-ben elhasítani kívánt szekvenciát  (Charpentier és Doudna cikke nyomán)

Sok kutató és kutatás eredményeit koronázta meg végül Charpentier és Doudna, amikor végül felismerte: ha megfelelően alakítják ki a protospacer-szekvenciát, a CRISPR/Cas9 rendszerrel egy tetszőlegesen kiválasztott DNS-szekvencia egyszerűen megcélozható. A CRISPR/Cas9 tehát alkalmas lehet génmódosítási feladatok tanulmányozására, végrehajtására. Ez óriási előny az eddig alkalmazott nukleázokkal szemben, melyekben a célszekvencia megváltoztatásakor az egész fehérjét át kell tervezni.


 Vissza a tartalomhoz

pdfMEGNYITÁS/LETÖLTÉS