CRISPR और प्रोकैरियोटिक रक्षा

प्रोकैरियोट्स स्वयं को वायरस और बाहरी DNA से विभिन्न प्रणालियों के माध्यम से बचाते हैं, जिनमें प्रतिबंध-संशोधन से लेकर CRISPR-Cas की अनुकूली प्रतिरक्षा तक शामिल है, जो जीनोम संपादन के लिए एक परिवर्तनकारी उपकरण भी बन गया है।

Definition

प्रोकैरियोटिक रक्षा प्रणालियाँ वे आणविक तंत्र हैं जिनके द्वारा बैक्टीरिया और आर्किया बैक्टीरियोफेज और अन्य बाहरी आनुवंशिक तत्वों को पहचानते और बेअसर करते हैं, जिनमें प्रतिबंध-संशोधन और CRISPR-Cas अनुकूली प्रतिरक्षा प्रणालियाँ शामिल हैं।

Scope

यह विषय प्रतिबंध-संशोधन प्रणालियों को शामिल करता है जो कोशिका के अपने DNA की रक्षा करते हुए बाहरी DNA को काटते हैं; CRISPR सरणियों और Cas प्रोटीन की संरचना और कार्य; CRISPR-आधारित अनुकूली प्रतिरक्षा के चरण, अर्थात् अधिग्रहण, अभिव्यक्ति और हस्तक्षेप; और प्रोकैरियोट्स में एंटीवायरल रक्षा का व्यापक परिदृश्य। यह इस बात पर भी प्रकाश डालता है कि CRISPR-Cas को प्रोग्रामेबल जीनोम संपादन के लिए कैसे अनुकूलित किया गया।

Core questions

• प्रोकैरियोट्स बाहरी DNA को अपने DNA से कैसे अलग करते हैं?
• CRISPR-Cas फाजों के खिलाफ अनुकूली प्रतिरक्षा कैसे प्रदान करता है?
• CRISPR प्रतिरक्षा के चरण क्या हैं?
• CRISPR-Cas को जीनोम-संपादन उपकरण के रूप में कैसे पुन: उपयोग किया गया?

Key concepts

• प्रतिबंध-संशोधन प्रणालियाँ
• CRISPR सरणियाँ और स्पेसर
• Cas प्रोटीन
• अधिग्रहण, अभिव्यक्ति और हस्तक्षेप
• CRISPR-आधारित जीनोम संपादन

Key theories

CRISPR अनुकूली प्रतिरक्षा

पिछले आक्रमणकारियों से प्राप्त स्पेसर अनुक्रमों के साथ गुच्छेदार दोहराव, साथ ही संबंधित Cas प्रोटीन, प्रोकैरियोट्स को बाहरी न्यूक्लिक एसिड को रिकॉर्ड करने और लक्षित करने की अनुमति देते हैं, जो एक अनुकूली प्रतिरक्षा प्रणाली का गठन करते हैं।

Mechanisms

प्रतिबंध-संशोधन प्रणालियाँ अप्रतिबंधित बाहरी DNA को काटने के लिए एक प्रतिबंध एंजाइम का उपयोग करती हैं, जबकि एक मेथिलट्रांसफरेज़ मेजबान जीनोम को स्वयं के रूप में चिह्नित करता है। CRISPR-Cas प्रणालियाँ आक्रमणकारी DNA के छोटे टुकड़ों को एक दोहराव सरणी के भीतर स्पेसर के रूप में कैप्चर करती हैं; इन्हें ट्रांसक्रिप्ट किया जाता है और गाइड RNA में संसाधित किया जाता है जो Cas न्यूक्लिएस को पुनः संक्रमण पर मिलान अनुक्रमों को पहचानने और काटने के लिए निर्देशित करते हैं, जिससे स्मृति-आधारित रक्षा प्रदान की जाती है।

Clinical relevance

सूक्ष्मजीव रक्षा में अपनी प्राकृतिक भूमिका से परे, प्रतिबंध एंजाइम पुनर्संयोजक DNA प्रौद्योगिकी के मूलभूत उपकरण बन गए, और CRISPR-Cas प्रणालियों को जीवन विज्ञान में व्यापक अनुप्रयोगों के साथ व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले जीनोम-संपादन प्लेटफार्मों में अनुकूलित किया गया है।

History

प्रतिबंध एंजाइमों की खोज बीसवीं सदी के मध्य में हुई और वे आणविक क्लोनिंग के लिए आवश्यक उपकरण बन गए। 2000 के दशक की शुरुआत में बैक्टीरियल जीनोम में गुच्छेदार दोहरावों को नोट किया गया और उन्हें CRISPR नाम दिया गया, और बाद के काम ने अनुकूली प्रतिरक्षा में उनकी भूमिका का खुलासा किया, जिससे CRISPR-Cas जीनोम संपादन का विकास हुआ।

Key figures

• Werner Arber
• Francisco Mojica

Seminal works

• jansen2002
• madigan2018

Frequently asked questions

क्या CRISPR स्वाभाविक रूप से एक रक्षा प्रणाली है या एक संपादन उपकरण?

CRISPR-Cas बैक्टीरिया और आर्किया में एक अनुकूली प्रतिरक्षा प्रणाली के रूप में विकसित हुआ जो बैक्टीरियोफेज और अन्य बाहरी DNA से बचाता है। शोधकर्ताओं ने बाद में इसकी लक्ष्यीकरण मशीनरी को कई प्रकार के जीवों में जीनोम संपादन के लिए एक प्रोग्रामेबल उपकरण में अनुकूलित किया।