Entendendo o CRISPR

Entendendo o CRISPR

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A equipe do Biologia na Web apresenta um compilado de informações que lhe ajudará a entender o CRISPR, método de edição de genes que virou assunto na mídia nos últimos meses.

 

O que é?

CRISPR é uma sigla para Clustered regularly-interspaced short palindromic repeats, ou seja, Repetições Palindrômicas Curtas Agrupadas e Regularmente Interespaçadas. Essas repetições estão presentes em DNA de procariotos, acompanhadas por um espaçador de DNA chamado de protoespaçador, que consiste em uma região não-codificante inserida no DNA bacteriano após o contato desse ser com genomas invasores, que podem ter chegado ao ser por meio de bacteriófagos (tipo de vírus) ou por plasmídeos.O sistema de CRISPR funciona como parte do sistema imune de procariotos que confere-lhes resistência a elementos genéticos exógenos, como bacteriófagos e plasmídeos.

 

Onde já foram encontrados?

Esse sistema já foi observado em aproximadamente 40% dos genomas bacterianos e em até 90% de outro grupo conhecido como arqueobacterias (Archaea).

 

Histórico

Desde a década de 1980 alguns cientistas haviam identificado padrões diferentes do comum no genoma de certas bacterias. Segundo as observações, algumas sequências de DNA eram repetidas dezenas de vezes com repetições de sequências únicas intercalando essas sequências, e denominaram esse tipo de configuração de CRISPR.

Levou certo tempo para que a comunidade científica encontrar que essas sequências únicas combinavam com o DNA de alguns vírus bacteriófagos, ou seja, vírus que predam bactérias.

Além disso, os pesquisadores descobriram que esse sistema CRISPR não anda sozinho. Este está associado a um grupo de enzimas denominadas “Cas”, que são capazes de cortar o DNA com uma precisão nunca vista antes pela ciência e eliminar vírus invasores. Os genes responsáveis pela mensagem que irá propiciar a construção dessas proteínas se encontra sempre próximo às sequências CRISPR.

 

Funcionamento

“Conforme a região CRISPR se enche com o DNA de vírus, ela se torna uma galeria das moléculas mais procuradas, representando os inimigos que o micróbio encontrou. O micróbio pode então usar esse DNA viral para transformar as enzimas Cas em armas guiadas com precisão. Depois, o micróbio copia o material genético em cada espaçador e o coloca em moléculas RNA. As enzimas Cas deslizam pela célula. Se encontrarem material genético de um vírus que corresponde a um RNA CRISPR, o RNA o prende. As enzimas Cas então cortam o DNA em dois, impedindo a replicação dos vírus.” Explica Carl Zimmer para a revista Quanta.

 

Crispr-pt2

 

A enzima mais conhecida é a Cas9, que foi identificada na bactéria Streptococcus pyogenes.

Há vários mecanismos para que a molécula de RNA guia possa ser sintetizada, entretanto, o sistema tipo II é o utilizado para edição gênica, e explicaremos esse sistema:

O sistema tipo II necessita da presença de um RNA transativador (tracRNA), e de uma outra molécula de RNA pequena e complementar à sequência repetida, que tenha a capacidade de se associar ao transcrito inicial do locus CRISPR (sequências crRNA, que consistem em um protoespaçador ligado a uma sequência repetida por uma estrutura de grampo).

A associação do tracRNA com o crRNA cria um complexo, que nada mais é do que um RNA de fita dupla que, após ser processada pela RNase III, é convertida em uma molécula híbrida com função importantíssima para o direcionamento de uma nuclease (nome dado a enzimas que realizam clivagens no DNA) e associação da mesma em um DNA invasor. Nesse sistema de tipo II, a nuclease envolvida no processo é a enzima Cas9 citada anteriormente.

 

 

Por que tão famoso?

Esse sistema se tornou famoso pois representa uma alternativa mais barata aos sistemas de edição gênica anteriormente conhecidos, revelando também uma precisão maior.

Além disso, o que vem se tornando manchete é a possibilidade de cura de certas doenças genéticas, que antes não apresentavam cura completa, apenas tratamento. A cura viria pelo conserto de um gene defeituoso, ao cortá-lo com o sistema CRISPR e injetar uma cópia normal na célula.

A ciência utiliza alguns organismos como modelos de estudo, como por exemplo camundongos, moscas e algumas espécies de peixes, pois esses seres tem uma gama gigantesca de estudos, o que permite uma manipulação genética mais eficiente.

De acordo com pesquisas, o CRISPR é um sistema que tem capacidade (ao menos na teoria) para modificar o genoma de qualquer animal, incluindo os seres humanos.

Com essa técnica, cientistas conseguiram criar mutações programadas em macacos e também evitaram a infecção do HIV em células humanas. No início de janeiro de 2016, uma equipe chinesa anunciou que aplicará essa técnica em embriões humanos.

 

Ética

A grande questão que barra o avanço dessa técnica para o mundo médico é a ética por trás dos experimentos. Ao mesmo tempo que certos grupos visam a cura de doenças genéticas, outros pensam em utilizar essa técnica para criação de bebês perfeitos… A ética é uma questão ainda a ser muito debatida.

 

 

Referências:

http://www.the-scientist.com/?articles.view/articleNo/39239/title/A-CRISPR-Fore-Cas-t/

http://www.pbs.org/wgbh/nova/next/evolution/crispr-gene-drives/

https://en.wikipedia.org/wiki/CRISPR

http://gizmodo.com/everything-you-need-to-know-about-crispr-the-new-tool-1702114381

 

Texto por Francisco Sassi, estudante de ciências biológicas na Universidade Federal de Viçosa, estagiário do Laboratório de Genética Ecológica e Evolutiva.

 

 

 

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