CRISPR 가위

세균 또는 고세균에서 발견되는 일종의 적응 면역 기작이다. 

 

이를 이용해여 현재의 3세대 유전자 가위로 사용되고 있는 생물학계 대혁신적인 기술이라고 볼 수 있겠다. (그만큼 말도 많고 탈도 많지만) 

 

이외에도 여러 역사나 관련된 내용은 많지만 우리가 시험에 필요한것은 문제에 필요한 CRISPR의 기작이다.  만일 관련된 내용이 궁금하다면 책 "코드 브레이커"를 추천한다.  

 

 

 

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CRISPR/Cas9 은 세균에 바이러스가 침입했을때 그 바이러스의 DNA 서열을 *기억해 두었다가 재침입시 인식되면 바로 *잘라서 분해한다. 

 

 

 

1. 바이러스 서열 기억

 

• 바이러스가 들어오면 그 일부가 PAM 옆에 삽입되는데 이것을 protospacer이라고함  
  • PAM: (protospacer-adjacent motif)라는 5'-NGG-3' 서열을 가진 모티프 
• 그리고 이 바이러스의 DNA를 가진 protospacer은 DNA의 반복서열(repeat)에 들어가서 repeat-spacer-repeat-spacer-- 같은 CRISPR arrary 형성.

 

 

 

 

 

2. 재칩입시 적응면역 

 

• CRISPR array로부터 repeat-spacer 서열을 가진 pre-crRNA가 형성되고 이게 짧게 가공되어 crRNA 형성 
• DNA 상류에서 tracerRNA가 전사되어 crRNA 특정 DNA endonuclease인 Cas9와 복합체를 형성하고 
• crRNA의 3말단 repeat부분과 tracer 5' 부분이 이중가닥을 형성함으로써 아래와 그림과 같은 복합체가 형성 

이렇게 생성된 복합체는 바이러스 유전체를 스캔하면서 spacer서열과 일치하는 seed sequence를 자른다.

• 하지만  seed sequence를 자르기 전반드시 선행되어야 하는 단계는 Cas9 이 인식하는 PAM서열을 찾아야 한다는 점이다.
• PAM을 인식하면 spacer서열과 같은 서열을 가진 target 서열이 있는지 스캔하고 상보적인 서열 존재 시 위치특이적으로 이중가닥을 절단함.  

 

 

 

*SgRNA: 세균의 면역 작용이 유전자 가위로서 사용될 수 있는 원인이기도 한 sgRNA는. 기존의 guide RNA인 tracer - crRNA duplex와는 다르게 이중가닥 없이 각 말단끼리 연결하여 sgRNA (single guide RNA)를 형성했다. 

 

우려와는 다르게 CRISPR-Cas9 복합체 형성과 나머지 기작들에 전혀 영향이 없음이 확인되어 간편하게 유전자 가위를 제작할 수 있게 되었음. 

source: https://sg.idtdna.com/pages/education/decoded/article/a-high-degree-of-similarity-in-crispr-cas9-editing-efficiency-is-found-between-2-part-guide-rnas-and-single-guide-rnas