Immagine da Lukas Kummer
Progetto iGEM 2023 | Parte 6
Il genome editing è una procedura estremamente precisa di modificazione del genoma basata su mutagenesi mirata, fino agli anni 80 del secolo scorso l’editing del DNA era una tecnica complessa, lunga e le conoscenze di base erano ancora molto limitate. Tale tecnica si avvale di diverse tipologie di nucleasi che possono agire verso qualsiasi sequenza, la strategia più innovativa di ultima generazione messa in atto è il CRISPR/Cas. Questo sistema è stato originariamente individuato all’interno di molti batteri, presente come un meccanismo di immunità adattativa e di difesa per contrastare le infezioni virali effettuate dal virus dei batteri, il batteriofago.
Cas è una proteina prodotta dal batterio che riconosce il DNA non-self introdotto dal virus e lo taglia in piccoli frammenti, rendendolo illeggibile dagli enzimi responsabili della sintesi proteica, e quindi innocuo: i geni del genoma virale non potranno più essere tradotti in proteine dall’apparato cellulare del batterio, così non avverrà la replicazione del virus. La Cas ha però anche un’altra funzione, ossia quella di creare una memoria immunitaria. Uno dei frammenti del DNA virale viene integrato all’interno del genoma batterico, in una regione specifica chiamata CRISPR locus. Questo procedimento viene ripetuto per ogni molecola di DNA riconosciuta come non-self, formando una serie di brevi sequenze integrate una di seguito all’altra nel CRISPR locus, separate da ancora più brevi sequenze di DNA batterico tutte identiche. CRISPR è infatti la sigla di Clustered Regularly Interspersed Palindromic Repeats, ossia Sequenze regolatorie palindromiche raggruppate ripetute, a separare le sequenze di DNA fagico integrate.
Ma come fa la Cas a distinguere il DNA estraneo da quello batterico? Ne parleremo nel prossimo articolo!