CRISPR/CAS9: O mecanismo de edição genética natural das bactérias

Durante muitos anos, os cientistas têm procurado formas de editar sequências de DNA, com objetivos de curar doenças, fazer certa planta produzir mais do que o normal, enfim, fazer edições de acordo com o interesse científico, pessoal ou industrial. Houve muitas técnicas desenvolvidas para atingir tais fins, como o processo de recombinação homóloga. As técnicas usadas poderiam ser eficazes, mas sempre tinham algum “porém”: poderiam ser demoradas, caras, complicadas etc. 

A situação começou a se reverter quando cientistas perceberam que certas bactérias tinham uma sequência de DNA repetida várias e várias vezes, e sempre entre essas repetições, haviam sequências únicas que não se sabia o que era e nem porque ocorriam. 

Tempos depois, descobriram que essas sequências únicas se assemelhavam com as de DNA viral, especialmente com o DNA de bacteriofágos. A investigação continuou e descobriram que realmente, essas sequências únicas eram parte dos vírus que atacavam as bactérias. O novo enigma das bactérias estava bem à frente da ciência e essa, por sua vez, se interessou em desvendá-lo. Diante disso, muitas descobertas e conceitos entraram para o mundo da genética, entre eles, a CRISPR e CAS9.

CRISPR foi o nome dado para definir a sequência padronizada presente no genoma das bactérias: Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (Agrupados de Curtas Repetições Palindrômicas Regularmente Interespaçadas). A CRISPR é uma parte do sistema imunológico da bactéria, que mantém sempre por perto o DNA viral (que corresponde às sequências únicas entre as repetições do dna bacteriano). Isso é feito para que, quando o vírus ataque essa bactéria novamente, ela tenha as informações genéticas do invasor, podendo, assim, combatê-lo.

Como já foi dito, o gRNA é produzido através da sequência viral que se encontra entre a sequência CRISPR. A enzima Cas9 juntamente com o gRNA é quem faz todo o processo de desativação da replicação viral. O RNA guia é produzido com um padrão definido, para que não ocorra erros no momento de clivar o genoma do vírus.

Fonte: https://www.genengnews.com/resources/bioperspectives/crispr-gene-editing-it-isnt-quite-as-easy-as-it-looks/5200/

É devido a sequência PAM que a enzima ao cortar o DNA alvo, não comete erros no processo. No próprio RNA produzido a partir da região CRISPR, há a informação que a Cas9 só deve cortar o DNA alvo no local que fica ao lado da região PAM (expressa em amarelo na imagem).

O RNA  chega com a enzima, localiza a sequência que coincide com sua informação (Matching Genomic Sequence) e cliva no local correto, que se situa ao lado da sequência PAM. Se essa sequência não for encontrada, a enzima não corta absolutamente nada.

Depois de entender como funcionava esse mecanismo bacteriano, pesquisadores começaram a pensar como a CRISPR poderia ser usada na edição de genoma, abrindo portas para muitas pesquisas relacionadas com cura de doenças genéticas, melhoramento genômico em plantas e animais, correção de genes etc.

Fonte: https://youtu.be/FNqGjHdV2kE

Canal: Jimmi John

Referências:

Instituto Salk. Nova técnica de edição genética é usada para tratar doenças. Dezembro de 2017. Disponível em: https://cib.org.br/nova-tecnica-de-edicao-genetica-e-usada-para-tratar-doencas/

Redação CIB. Você sabe o que é CRISPR?. Novembro de 2016. Disponível em: https://cib.org.br/crispr/

ZHANG, Sarah. Tudo o que você precisa saber sobre a CRISPR, nova ferramenta de edição de DNA. 8 de Maio de 2015. Disponível em: https://gizmodo.uol.com.br/tudo-o-que-voce-precisa-saber-sobre-a-crispr-nova-ferramenta-de-edicao-de-dna/