CRISPR

CRISPR é un acrónimo na investigación do ADN que provén do inglés Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, traducido ao galego como repeticións palindrómicas curtas agrupadas e espazadas regularmente (a abreviatura pronúnciase crisper). ^[1]. Descuberta no inicio do século XXI, CRISPR é tamén unha metodoloxía en bioloxía molecular para a edición do ADN xenómico.^{[2] [3] [4]} O sistema está composto por dous compoñentes principais: o ARN guía e a endonuclease asociada a CRISPR, como pode ser Cas9.^[5]

CRISPR
Complexo de vixilancia CRISPR de Tipo-I (Cas, en azul) ligado a un ADN obxectivo (laranxa). Coñecido como Cascade en E. coli, composto por diversas proteínas Cas e un ARN cr de 61 nucleótidos.
Datos clínicos
Pronuncia	/crisper/
Nome comercial	Varios, dependendo da aplicación
Sinónimos	CRISPR-Cas9, CRISPR-Cas, sistemas CRISPR
Grupo farmacolóxico	Sistema de defensa inmunitario / Ferramenta de edición xenética
Datos fisiolóxicos
Metabolismo	Non aplica
Datos farmacocinéticos
Metabolismo	Non aplica
Comezo de acción	Inmediato ou rápido, dependendo da célula ou organismo obxectivo
Excreción	Non aplica
Identificadores
Nome IUPAC Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats
Datos químicos e físicos
Fórmula	Variábel (ADN/ARN e proteínas) A composición exacta pode variar
Solubilidade en auga	Solúbel en auga (en forma de ADN/ARN e proteínas) mg/mL (20 °C)
Aviso médico. Advertencia: A Wikipedia non dá consellos médicos. Se cre que pode requirir tratamento, por favor, consúltello ao médico.

Diagrama dun locus CRISPR. Hai tres partes principais.
1. xenes cas (cas genes),
2. unha secuencia líder (leader), e
3. Unha matriz de espazadores de repetición. (Repeat-spacer array).
A disposición dos tres compoñentes non sempre é como a mostrada

Proteína en cascada CRISPR (ciano) unida ao ARN CRISPR (verde) e ao ADN do fago (vermello)

CRISPR/Cas9

Na natureza, a maioría das bacterias e das arqueas, que son tipos de células procariotas, incorporan o sistema CRISPR no seu xenoma e úsano como un mecanismo de defensa contra o ataque de virus.^[6]

O sistema CRISPR ten múltiples secuencias de ADN repetidas e curtas. Estas secuencias son parte dun sistema inmunitario adaptativo en células procariotas, derivan de fragmentos de ADN de bacteriófagos que previamente as infectaran, e permítenlles 'lembrar' e neutralizar eses bacteriófagos se as volven atacar. Funcionan como unha especie de inmunidade adquirida para estes microorganismos.^{[7] [8]} Na investigación, os compoñentes CRISPR son empregados como unha ferramenta de edición xenética (polas siglas en inglés, GM; véxase alimentos transxénicos) que pode modificar os xenes de case calquera organismo.^[9] Actualmente, estase investigando o seu potencial uso en terapia xénica para tratar enfermidades virais en humanos.^{[10] [11]}

Funcionamento

Véxase tamén: CRISPR (edición de xenes).

Cada secuencia repetida no sistema CRISPR é seguida por pequenos segmentos de 'ADN espazador', que se orixinan de exposicións anteriores a virus ou plásmidos.^[10] Estes espazadores actúan como un sistema de recoñecemento que corta o ADN estraño, de maneira similar á forma en que o sistema de interferencia de ARN funciona en organismos eucariotas. De feito, os espazadores son fragmentos de ADN de virus que tentaron atacar a célula previamente. Este feito foi un indicio para os investigadores de que o sistema CRISPR/Cas tería un papel na inmunidade adaptativa das células procariotas.^[12]

O corte do ADN é realizado por unha proteína nuclease chamada Cas9.

Cas9 posúe dous sitios de corte activos, un para cada febra ou cadea da dobre hélice de ADN. Este proceso ocorre cando Cas9 desenrola o ADN estraño e verifica se é complementario ao fragmento espazador de 20 pares de bases do ARN guía (o ARN derivado do espazador). Se hai unha concordancia, o ADN estraño é cortado.^{[9] [13]}

Aplicacións

Véxase tamén: CRISPR (edición de xenes).

CRISPR é un sistema de defensa antiviral que se orixinou en células procariotas como bacterias e arqueas. O seu uso humano máis coñecido é na edición xenética. Esta tecnoloxía permítenos desactivar xenes específicos en células humanas, estudar organismos como Candida albicans, ou mesmo modificar lévedos utilizados na produción de biocombustíbeis. Tamén se emprega para editar xenes en diferentes tipos de cultivos con fins agrícolas.^[14]

O sistema CRISPR-Cas9 non só corta o ADN; tamén ten outras utilidades. Por exemplo, pode prender ou arrancar a actividade de certos xenes e tamén pode marcar secuencias específicas para que brillen baixo unha luz especial (fluorescencia).^{[15] [16]}

Recoñecementos

En agosto de 2017, o investigador da Universidade de Alacant J. F. Martínez Mojica foi galardoado co Albany Medical Center Prize, o galardón máis importante dos Estados Unidos no ámbito da investigación médica, na categoría de Medicina e Investigación Biomédica 2017, polas súas contribucións ao desenvolvemento do sistema CRISPR/ Cas9. Compartiu este premio con Emmanuelle Charpentier, Jennifer Doudna, Luciano Marraffini e Feng Zhang.^[17]A comprensión e desenvolvemento da técnica de edición do xenoma CRISPR-Cas9 gañou o Premio Nobel de Química en 2020, sendo o premio concedido conxuntamente a Charpentier e Doudna.^[18][19]

Anti-CRISPR

Anti-CRISPR é un grupo de proteínas nalgúns fagos (abreviatura de bacteriófagos, virus que infectan bacterias). Inhibe a actividade normal de CRISPR-Cas, o sistema inmunitario de moitas bacterias. Os fagos con anti-CRISPR evitan que os seus xenomas sexan destruídos polas células procariotas que infectan.^[20]