¿Cómo funciona el sistema CRISPR/Cas?

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El sistema CRISPR/Cas utiliza un proceso de tres fases para conferir inmunidad a los elementos genéticos invasores de la célula anfitriona: adaptación, expresión e interferencia. En la fase de adaptación, se incorporan a los loci de las CRISPR fragmentos cortos de ADN homólogo a secuencias de ADN extraño como "espaciadores". Cada uno de estos eventos de integración va acompañado de la duplicación de una secuencia de repetición, creando una nueva unidad repetidora de espacio.1,2

En la fase de expresión, se transcribe la secuencia de las CRISPR que contiene los espaciadores recién integrados, creando una secuencia de ARN CRISPR (ARNcr-pre) de precursor largo. Esta secuencia larga se procesa posteriormente en ARNcr corto mediante diferentes mecanismos según el tipo de sistema CRISPR/Cas presente. Los sistemas de Tipo I presentan una división Cas6 del complejo asociado a CRISPR para el ARNcr-pre de unión compleja de defensa antiviral (cascada), resultando en ARNcr conteniendo un fragmento de repetición de 8 nucleótidos en el extremo 5′ y una estructura de horquilla conteniendo el resto del fragmento de repetición en el flanco 3′. En los sistemas de Tipo II, un pequeño ARN transcodificado (RNAtracr) se empareja con el fragmento de repetición del ARNcr-pre, guiando la división de la RNasa III (en presencia de Cas9) dentro de la secuencia del fragmento de repetición. En los sistemas de Tipo III, la división de Cas6 genera RNAcr a partir de la secuencia de ARNcr-pre, pero estos ARNcr se pasan a los complejos Csm (Tipo III-A) o Cmr (Tipo III-B) para el posterior procesamiento en el extremo 3′.1,2

Finalmente, durante la fase de interferencia, el ARNcr guía los complejos de proteína Cas a las secuencias objetivo de plásmidos o virales que coincidan con los espaciadores iniciales presentes, resultando en la degradación del material genético extraño. El mecanismo exacto varía según el organismo anfitrión, pero los sistemas CRISPR/Cas son capaces de dirigirse al ADN o mARN extraño.2 Para obtener más información sobre las CRISPR, visite nuestro centro de recursos haciendo clic aquí.

Referencias:
1. D. Rath, et al., “The CRISPR-Cas immune system: biology, mechanisms and applications,” Biochimie 117:119-128, 2015.
2. K.S Makarova, et al., “Evolution and classification of the CRISPR-Cas systems,” Nat Rev Microbiol 9(6): 467-477, 2011.