БИОХИМИЯ, 2016, том 81, вып. 7, с. 870–880
УДК 577.2
Разнообразие механизмов CRISPR-Cas-систем адаптивного иммунитета прокариот и возможности их применения в биотехнологии
Обзор
1 Сколковский институт науки и технологий, 143026 Москва, территория инновационного центра «Сколково»; электронная почта: savitskaya.e@yandex.ru
2 Институт молекулярной генетики РАН, 123182 Москва
3 Институт биологии гена РАН, 119334 Москва
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: CRISPR-кассета, гены cas, CRISPR-адаптация, CRISPR-интерференция.
Аннотация
CRISPR-Cas-системы адаптивного иммунитета прокариот состоят из CRISPR-кассет (участков генома с идентичными повторами и разделяющими их уникальными спейсерами) и генов cas. CRISPR-кассеты и гены cas вместе способны обеспечивать устойчивость клеток к бактериофагам и плазмидам, которые содержат протоспейсеры – последовательности, комплементарные спейсерам CRISPR-кассеты. Механизм действия CRISPR-Cas-систем условно можно разбить на два модуля: CRISPR-адаптации (изменение генома клетки за счет встраивания новых спейсеров) и CRISPR-интерференции (высокоспецифичное узнавание протоспейсера мишени и внесения разрыва в него). Направленное встраивание спейсеров из чужеродной ДНК может рассматриваться как уникальный пример ламарковского наследования. Многообразие механизмов CRISPR-интерференции позволило выделить два класса, пять типов и множество подтипов CRISPR-Cas-систем. Развитие технологий, основанных на механизме CRISPR-интерференции, опосредованном белком Cas9 систем второго типа, произвело переворот в области редактирования геномов, т.к. позволило избирательно, эффективно и относительно просто вносить направленные разрывы в целевые участки ДНК. Однако этим примером далеко не исчерпываются возможности практического применения CRISPR-Cas-систем. Данный обзор посвящен разнообразию механизмов CRISPR-интерференции и CRISPR-адаптации и перспективам их использования в биотехнологии.