CRISPR e crRNAs

As bactérias enfrentam continuamente infeções de bacteriófagos-vírus que infetam bactérias. Para lidar com essa ameaça, as bactérias evoluíram com um sistema sofisticado e adaptativo de imunidade, conhecido como sistema CRISPR-CAS, para destruir o DNA bacteriófago em caso de reinfeção. Este sistema envolve três processos diferentes-incorporação do segmento bacteriófago de DNA no genoma bacteriano, produção do RNA CRISPR e da proteína CAS e clivagem mediada do DNA bacteriófago RNA CRISPR-CAS.

Quando um bacteriófago ataca, ele se fixa à superfície da célula bacteriana e insere seu DNA nas bactérias que são então clivadas pelo sistema bacteriano. Um segmento curto do DNA bacteriófago é então adicionado em regiões específicas do genoma bacteriano chamado CRISPR Repetições Palindrómicas Curtas Agrupadas e Regularmente Interespaçadas. Estas são regiões genómicas onde as repetições de sequência bacteriana intercaladas com as curtas sequências de espaçadores variáveis de diferentes bacteriófagos.

Estas sequências de espaçadores servem de memória para as bactérias de todos os bacteriófagos que atacaram anteriormente. As bactérias usam sequências de espaçadores para identificar e destruir rapidamente o DNA de um tipo específico de bacteriófago se ele atacar novamente. As transcrições da região CRISPR são processadas para produzir moléculas de RNA CRISPR em torno de 30 nucleotídeos longos que contêm a sequência de espaçadores e a sequência de repetição bacteriana próxima.

Os sistemas CRISPR associados, ou sistema CAS, codificam a proteína CAS. Esta proteína CAS então se associa à molécula CRISPR RNA para formar um complexo de ribonucleoproteína. Quando o mesmo tipo de bacteriófago volta a atacar, o seu DNA é reconhecido pela sua sequência de espaçadores específica presente no RNA do CRISPR.

A proteína CAS associada, então, isoladamente ou com a ajuda de múltiplas proteínas, corta ambas as vertentes do DNA do bacteriófago. Os princípios do sistema CAS CRISPR e seus componentes podem ser usados para derrubar ou modificar qualquer gene em um organismo usando seu RNA guia complementar. Diferentes tipos de sistema CAS CRISPR estão presentes em bactérias e archaea.

Entre eles, o sistema CRISPR Cas 9 é um dos mais bem estudados e amplamente utilizado para diferentes aplicações práticas, pois pode ser fácil e eficazmente reprogramado para atingir diferentes genes.