CRISPR/CASX el principio del futuro

CRISPR/CASX el principio del futuro

Danny Jair Parra Cabrera, Susana Carolina Castaño Cepeda  

Biología celular, Universidad del atlántico, Puerto Colombia, Colombia

Resumen

En una investigación del biólogo Francis Mojica en agosto de 1992 donde estudiaban microorganismos que eran capaces de adaptarse a cambios en la salinidad, hallo repeticiones palindromicas cortas agrupadas regularmente inter espaciadas en el material genético de esos microorganismos, pero no fue hasta 2003 que se conoció la utilidad de estas secuencias (CRISPR); entre la secuenciaciones se vio que había una región que era idéntica a una secuencia del virus que antes había infectado a Escherichia coli que es la muestra con la que estaban trabajando. Luego ese virus no era capaz de infectar el mismo aislado donde se hallaba la secuencia del virus. Todo esto fue por el sistema inmune de la bacteria Escherichia coli (cas9).

Cas9 es una enzima de ARN guía que se adhiere al ADN empleado para editar genes. Es una enzima endonucleasa de restricción de ADN de ARN guía asociada con un sistema adaptivo CRISPR (Repeticiones Palindrómicas Cortas Agrupadas y Regularmente Interespaciadas) de inmunidad en el Estreptococo pyogenes, entre otras bacterias. Cas9 memoriza, luego interroga y termina adhiriéndose a ADN extranjero,  como el ADN de bacteriófagos invasores o el ADN de plásmidos.  La enzima cas9 es utilizada como una herramienta de ingeniería genómica (biotecnología), para la ruptura y pega de ADN, estas rupturas conducen a la inactivación génica o a la introducción de genes. Jennifer Doudna catedrática de Química y Biología Molecular de la Universidad de California Berkeley publicó un artículo en la revista nature communications sobre una nueva herramienta parecida a la cas9, el descubrimiento de esta enzima fue importante porque debido a su tamaño se podría introducir este editor de genes con más posibilidades en células de mamíferos.  La nueva era de este estudio va a contribuir en el futuro a  evitar enfermedades incurables y tratamientos difíciles.

Introducción

A lo largo del desarrollo del ser humano este ha logrado conocer distintos procesos que se generan en él, por medio de los diferentes métodos científicos logrando conocer la solución ante las diferentes anomalías que puedan ocurrir en el cuerpo humano, entre ellas las enzimas.

 Las enzimas son proteínas globulares que catalizan las reacciones químicas, es decir, aceleran las reacciones multiplicando su velocidad disminuyendo  la energía de activación, algunas enzimas le corresponde un sustrato en específico para poder actuar sobre él, mientras que otras,  trabajan con dos sustratos que son llamadas isomerasas, en una reacción catalizada por una enzima siempre el resultado es un producto, la enzima no sufre ningún cambio y se separa del producto,  se pueden clasificar según su complejidad, simplicidad y la conjugación de ellas. Hay varios tipos de enzima entre ellos encontramos las oxidorreductasas, hidrolasas, transferasas, isomerasas, ligasas y liasas.

Las hidrolasas son enzimas que rompen enlaces adicionando agua  como son los enlaces peptídicos, enlaces glucosidicos, que tengan ésteres y éteres.

Un ejemplo claro de las hidrolasas son la Nucleasas porque estas catalizan la ruptura de un enlace fosfodiester adicionando una molécula de agua. Existen distintos tipos de nucleasas como son las exonucleasas, meganucleasas, ribonucleasas, desoxirribonucleasas, endonucleasas y las endonucleasas de restricción.

Las endonucleasas de restricción son (las enzimas de restricción) se encuentran en bacterias (y otros procariontes). Reconocen secuencias específicas de ADN, llamadas sitios de restricción, y se unen a ellas. Cada enzima de restricción reconoce solo uno o unos pocos sitios de restricción. Cuando encuentra su secuencia blanco, la enzima de restricción cortará las dos cadenas de una molécula de ADN. Por lo general, el corte es en o cerca del sitio de restricción y ocurre en un patrón ordenado y predecible.

Discusión y desarrollo del tema

La primera alerta de algo nuevo y distinto en la biología fue con los resultados de secuenciación. Dependiendo de la posición se determina cual es la sucesión de bases, se va leyendo de abajo hacia arriba. En agosto de 1992 Francis Mojica leyó las secuencias de una bacteria que se encuentra en las salinas de Santa Pola en Alicante (España) y leía lo mismo, por lo que se comprobó y se vio, que eran reales esas repeticiones que no se habían visto nunca y desde el punto de vista biológico era algo sin explorar.

En 2003 se secuenció regiones de repeticiones de distintos aislados de Escherichia coli  y se encontró que una de la región que hay entre una y la siguiente era idéntica a una secuencia de un virus que infecta a Escherichia coli. Pero ese virus concreto no era capaz de infectar ese aislado que tenía esa región en la secuencia del virus.

Todos los científicos interesados trabajaban con microorganismos, eran microbiólogos, biólogos moleculares, bioquímicos y genetistas.  Se sabía que se hacía y como lo hacían, pero desconocían los componentes de ese sistema inmunológico que participaba en el proceso.

CRISPR/CAS

Repeticiones palindrómicas cortas agrupadas regularmente espaciadas (CRISPR)  es  un almacén de memoria  de infecciones que sufren algunas bacterias, estas se utilizan luego,  para reconocer esos agentes infecciosos y destruirlas, funcionan como sistema de inmunidad adquirida.

Hay virus que están insertados en el genoma de los animales, como la hepatitis d, poliomielitis, papiloma, herpes, y muchos virus que no hay manera de quitarlo en nuestros genes. Con CRISPR se han conseguido eliminar,  se ha logrado identificar las debilidades nuestras y  las de los que nos infectan, esto incluye el virus del Zika  o el virus del Dengue por las proteínas que nosotros producimos que necesitan ellos para poder replicarse; también se ha conseguido restablecer la visión parcial de ratones ciegos inyectándole CRISPR/CAS9 y en humanos se inyectó en pacientes de cáncer.  Las enzimas cas son las verdaderas ejecutoras de la actividad CRISPR

CRISPR/CAS está compuesto por el precursor   de ARN, los ARN cortos llamados crARN y tracrARN y por genes asociados a CAS. CRISPR corresponde a un locus que contiene los espaciadores de virus, plásmidos o el material genético pero que se cree que perjudica al microorganismo y el locus cas codifica para enzimas nucleasas, nucleasas que se necesitan para la defensa contra los elementos genéticos que invaden el sistema.

Para que CRISPR actúe se tiene que reconocer un elemento portador de material genético como invasor que contiene virus o plásmidos, este mismo reconoce en su secuencia un fragmento protoespaciador (PAM) que ingresar a la célula se corta y se pega en el locus CRISPR en el extremo 5´ tras la secuencia líder.

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