Anar al contingut

ARN CRISPR transactivante (ARNtracr)

De L'Enciclopèdia, la wikipedia en valencià
Estructura tridimensional de el ARN guia (híbrit entre el ARNtracr i el ARNcr)
Estructura tridimensional de el ARN guia (híbrit entre el ARNtracr i el ARNcr)

El ARN CRISPR transactivante o ARNtracr és un fragment de ARN que interactua en el sistema de Repeticions Palindrómicas Curtes Agrupades i Regularment Interespaciadas (CRISPR). De CRISPR hi ha molts tipos, pero nos centrarem en el tipo 2, en el que el tracrRNA usa una seqüència complementària a este de manera que es permet la maduració de el ARNcr en l'ajuda del Cas9. El CRISPR proporciona immunitat adaptiva o adquirida a bactèries i estoves i l'us de la tecnologia en este sistema està sent molt útil per a l'edició del genoma.[1][2] Dins de el ARNtracr trobem una classificació que dividix en tres grups les bactèries en un sistema immunològic CRISPR tipo 2 ya que presenten uns prototips llaugerament distints a l'estructura original depenent de la família a la que pertanyen.[3]

Classificació ARNtracr
Gènero de bactèries Bactèries Estructura ARNtracr
Streptococcus S. sanguinis, S. oralis, S. mitis, S. anginosus B, S. pyogenes, S. dysagalactiae, S. equí, S. thermophilus CRISPR3, S. salivarius, S. gallolycticus, S. lutetiensis Archiu:CAPS 61 Ng 1.png
Streptococcus S. henryi, S. infantarius, S. orisratti, S. vestibularis, S. intermedius, S. mutans, S. thermophilus CRISPR1, S. anginosus A, S. gordonii, S. parasanguinis Archiu:CAPS 73 Ng 2.png
Lactobacillus L plantarum, L. pentosus, L. reuteri, L. curvatus, L. fermentum, L. paracasei, L. casei, L. rhamnosus, L. brevis, L. mucosae, L. buchneri A, L. gasseri, L. hominis, L. johnsonii, L. jensenii, L. rossiae, L. delbrueckii, L. coryniformis, L. buchneri B, L. otakiensis Archiu:CAPS 93 Ng 3.png

Biosíntesis i genètica

[editar | editar còdic]

Adaptació

[editar | editar còdic]

El bacteriòfec s'unix a la membrana plasmática d'una bactèria (p. eix.:Streptococcus pyogenes) i introduïx el seu material genètic o ADN bicatenario al citoplasma celular. Açò comporta toda una serie de transducción de senyals que activen les RNasas (Nucleasas) Cas1 i Cas2,[4] i detecten una seqüència de nucleòtits específica del ADN víric bicatenario, també conegut com protoespaciador, gràcies a una seqüència PAM (Protospacer adjacent motif) que la precedix.

Despuix de la localisació d'esta seqüència específica, les RNasas Cas1 i Cas2 porten a terme el procés d'integració del material genètic víric a el ADN bicatenario de la bactèria (Este procés també és conegut com a fase d'adaptació[5][6][7]). Esta seqüència es convertix en un espayador característic del virus en el ADN bacterià en una seqüència CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats) adjacent. El conjunt d'espayadors i seqüències CRISPR que es troben en el genoma procariota es denomina matriu CRISPR.


Esta matriu CRISPR, en el cas de la bactèria Streptococcus pyogenes, com es tracta d'un sistema Tipo II-A, estarà formada per cinc espayadors els objectius dels quals seran la endopeptidasa, el superantígeno (speM), la metiltransferasa, la hialuronidasa i una proteïna hipotètica del fago o bacteriòfec.[7] Li seguix, aigües dalt (en sentit 5'), una seqüència líder rica en seqüència AT[8] (Adenina i Timina) que delimita l'inici de la matriu i la separa del operón Cas; format pels gens codificantes de les proteïnes (nucleasas) Cas9, Cas1, Cas2 i Csn2[9]. Seguidament, es troba la seqüència del promotor de transcripció i, finalment, el gen codificante de el ARNtracr; subdividido en una regió que codifica per a el ARNtracr llarc o tracr-L, i en una atra que codifica per a el ARNtracr curt o tracr-S.

Archiu:Biogénesis CAPS 120 Ntracr (2).jpg
Esta image mostra cóm se sintetisa el ARNtracr en un sistema CRISPR/Cas9 Tipo II-A

Expressió

[editar | editar còdic]

Davant la falta d'investigació sobre este mecanisme, encara no data un sistema de transcripció concret que determine qué inicia la biosíntesis de el ARNtracr. No obstant, s'ha tractat de demostrar la coexistència de dos tipos de sistemes que poden portar a terme la biosíntesis de el ARNtracr.

Per un costat, segons un estudi basat en la constant observació de l'expressió i el processament dels ARNtracr, a raïl d'un sondeig de ARN de vàries bactèries (Neisseria meningitidis, Streptococcus mutans i Streptococcus thermophilus), es va determinar que els respectius sistemes CRISPR/Cas9 de tipo II es troben constitutivamente actius. Com a conseqüència, les bactèries que gogen d'este sistema presenten una alta resposta immunològica davant bacteriòfecs que les infecte.[10]


No obstant, per un atre costat, sí que existixen atres tipos de bactèries dotades d'un repressor del promotor de transcripció del locus CRISPR. Este sistema és portat a terme per un tipo de ARNtracr salvage d'algunes bactèries (ARNtracr llarc o tracr-L) que es plega en forma de ARNg.[6] i s'unix a una proteïna Cas9[10] Est, en trobar-se lliure, per mig de la complementarietat de bases nitrogenades d'una menuda regió de la molècula respecte a una curta seqüència PAM del promotor de transcripció, s'unix al locus CRISPR i silencia la transcripció (silenciamiento gènic transcripcional o TGS) del locus. Per esta mateixa raó, el tracr-L és capaç de regular la síntesis de les proteïnes Cas i del restant de gens del locus[6] D'esta manera, quan una cèlula, en este cas Streptococcus pyogenes, és infectada per un bacteriòfec, el repressor transcripcional (tracr-L) es llibera i permet l'activació del promotor per a iniciar la transcripció del locus CRISPR. Per esta mateixa raó, a diferència del sistema constitutiu d'algunes bactèries, l'importància del tracr-L radica en la significativa reducció de provabilitats de patir malalties autoinmunitarias.

Tal i com es representa en la FIGURA 1, la transcripció del operón Cas9 i la matriu CRISPR va en sentit 5'-3', és dir, que la síntesis de ARN és 3'-5'; mentres que la transcripció del gen ARNtracr, que finalisa gràcies a la presència d'una Terminació independent de Rho, és 3'-5', de manera que la biosíntesis de el ARNtracr serà 5'-3' (en excepció d'un gen ARNtracr del sistema CRISPR/Cas9 Tipo II-C).[11]

Com a resultat de la transcripció i expressió de gens, se sintetisen un conjunt de ARN's i proteïnes que desenrollen la resposta immunològica, com ara el tracr-P (tracr-S processat o transcrito), les RNasas Cas9, Cas1, Cas2 i Csn2 i el pre-ARNcr (pre-ARN CRISPR).

Localisacions del gen ARNtracr

[editar | editar còdic]

Com s'ha especificat anteriorment, este cas se centra en el sistema CRISPR/Cas9 Tipo II-A del Streptococcus pyogenes. L'estudi dels diferents sistemes CRISPR ha comportat l'aparició d'una gran diversitat de sistemes de resposta inmunitario de les diferents bactèries dotades del sistema CRISPR/Cas9. Per això, es presenta una gran la variabilitat dels gens codificantes.[11][12] En atres sistemes CRISPR/Cas Tipo II, com el Tipo II-A del S. thermophilus, el gen codificante de el ARNtracr tant es troba aigües dalt del gen Cas9 com just despuix de la seua seqüència. En el cas del Tipo II-B del Francisella Novicida, el gen es troba adjacent al operón Cas9 i aigües dalt de la matriu CRISPR.[13] O, en el cas del Tipo II-C del Campylobacter jejuni, que la localisació dels seus gens ARNtracr es basa en l'unió dels models dels Tipos II-A i II-B.

Estructura i composició química

[editar | editar còdic]
Archiu:CAPS 189 guía.png
La figura representa una simplificació de l'estructura secundària de el ARN guia, un ARN híbrit sorgit de l'unió, per complementarietat parcial de bases, entre el crARN i el tracrARN. 1. Regió de antirrepetición de bases del tracrARN, parcialment complementària al crARN. 2. Regió d'unió del crARN al fragment del bacteriòfec durant el procés immunològic. Consta de 20 nucleòtits.

El ARNtracr és un menut ARN no codificante format por entre 50 i 171 nucleòtits, per lo que té una massa molar d'entre 16500-49500 dalton. El número de nucleòtits pot variar despuix de la maduració del ARNcr (transcrito del gen CRISPR) en la que intervé, ya que pot ser escindit per la RNTorra III la qual regula la maduració del transcrito.[14]

Sobre la seua composició química, el ARNtracr, està format per la polimerisació de nucleòtits per mig de la combinació de les bases nitrogenades A-U, G-C. S'ha establit un model, cridada bastida (scaffold), que establix les bases nitrogenades que té el ARNtracr, encara que pot contindre unes atres depenent de la família de la bactèria.[3]

El model base d'unió a el ARNcr és el següent:


5´AAACAGCAUAGCAAGUUAAAAUAAGGCUAGUCCGUUAUCAACUUGAAAAAGUGGCACCGAGUCGGUGCUUCG-3’ [15][10]

Al voltant dels primers 24-25 nucleòtits corresponen a la seqüència de antirrepetición parcialment complementària a la seqüència repetidora de el ARNcr, a la que s'unix formant un ARN híbrit conegut com ARN guia o ARNg que s'unix a la proteïna Cas9 per a dirigir-la fins a el ADN víric abdós cadenes són necessàries per a portar a terme esta acció.[10][16]

L'estructura de el ARNtracr està definida per 3 loops. En el primer loop es troba la seqüència de antirrepetición i el linker d'unió al següent tram. Esta zona presenta gran afinitat per la proteïna Cas9, en concret pel domini Hel-I, rica en arginina, i el domini CTD. El segon loop manté molts menys contacte en la proteïna i tan solament presenta certa afinitat pels dominis RuvC i CTD. Per últim, en el tercer loop no s'ha trobat cap tipo d'unió en la proteïna perque per a observar la seua estructura per cristalografia s'ha de prescindir d'est.[10] En una visió global, s'observa, per tant, que el sgARN es troba entre els dos lòbuls de la proteïna Cas9.[17]

ARN guia unit a Cas 9 i associat en el fragment de ADN diana
Es mostra una representació l'associació de la proteïna Cas 9, el ARN guia i el ADN diana. Cadena blava obscur: ARN guia. Cadena groga: bri diana del fragment patógeno. Cadena roja: bri complementari del fragment patógeno.


Referències

[editar | editar còdic]
  1. ↑ RNA biology.16(4)
    435–448.ISSN 1555-8584.doi:10.1080/15476286.2018.1493331.Consultat el 2022-10-30.
  2. ↑ Cell.184(3)
    675–688.i19.ISSN 0092-8674.doi:10.1016/j.cell.2020.12.017.Consultat el 2022-10-30.
  3. ↑ 3,0 3,1 Molecular Cell.56(2)
    333–339.ISSN 1097-2765.doi:10.1016/j.molcel.2014.09.019.Consultat el 2022-10-31.
  4. ↑ Consultat el 2022-10-21.
  5. ↑ doi:10.22201/fesz.23958723i.2022.Consultat el 2022-10-23.
  6. ↑ 6,0 6,1 6,2 «Shibboleth Authentication Request». login.sire.ub.edu. doi:10.1146/annurev-genet-071719-022559. Consultat el 2022-10-23.
  7. ↑ 7,0 7,1 «Shibboleth Authentication Request». login.sire.ub.edu. doi:10.1080/15476286.2019.1582974?needaccess=true. Consultat el 2022-10-21.
  8. ↑ «ORIGEN I DESARROLLO DEL SISTEMA CRISPR/Cas. De 1987 a 2002. 1ª part» (en és-es). www.fernandogalangalan.com. Consultat el 2022-10-21.
  9. ↑ «Shibboleth Authentication Request». login.sire.ub.edu. doi:10.1038/471588a. Consultat el 2022-10-23.
  10. ↑ 10,0 10,1 10,2 10,3 10,4 Nature.471(7340)
    602–607.ISSN 0028-0836.doi:10.1038/nature09886.Consultat el 2022-10-21.
  11. ↑ 11,0 11,1 RNA Biology.10(5)
    841–851.ISSN 1547-6286.doi:10.4161/rna.24203.Consultat el 2022-10-23.
  12. ↑ Annual Review of Genetics.55(1)
    161–181.ISSN 0066-4197.doi:10.1146/annurev-genet-071719-022559.Consultat el 2022-10-23.
  13. ↑ F1000Prime Reports.5
    47.ISSN 2051-7599.doi:10.12703/P5-47.Consultat el 2022-10-23.
  14. ↑ Nature.471(7340)
    602–607.ISSN 0028-0836.doi:10.1038/nature09886.Consultat el 2022-10-24.
  15. ↑ Molecular Plant.6(6)
    1975–1983.ISSN 1674-2052.doi:10.1093/mp/sst119.Consultat el 2022-10-24.
  16. ↑ «Shibboleth Authentication Request». login.sire.ub.edu. Consultat el 2022-10-24.
  17. ↑ Science.Consultat el 17-10-2022.
Obtingut de «https://www.lenciclopedia.org/w/index.php?title=ARN_CRISPR_transactivante_(ARNtracr)&oldid=675083»