Cas9

Cas9
Estructura cristalina de Cas9 S pyogenes en el complejo con sgRNA y su ADN objetivo en la resolución 2,6 A ˚. (Nishimasu, et al. 2015)
Identificadores
Organismo	Streptococcus pyogenes
Símbolo	cas9
Alt. symbols	SPy_1046
RefSeq (Prot)	NP_269215.1
UniProt	Q99ZW2
Otros datos
Número EC	3.1.-.-
Cromosoma	Genomico: 0.85 - 0.86 Mb

Cas9 (CRISPR associated protein 9) es una enzima endonucleasa de ADN dirigida por un ARN guía que se encuentra asociada con el sistema CRISPR (Repeticiones Palindrómicas Cortas Agrupadas y Regularmente Interespaciadas). Este se trata de un sistema de inmunidad que puede encontrarse en numerosas bacterias, como el Streptococcus pyogenes. Cas9 es capaz de memorizar secuencias de ADN de bacteriófagos invasores o de plásmidos que ataquen a la bacteria para, más tarde, reconocer este ADN, y actuar sobre él, inactivándolo.^[1]​^[2]​ Cas9 realiza este proceso desenrollando el ADN exógeno (actuando como lo haría una helicasa) y comprobando si es complementario a alguna región espaciadora de CRISPR. Si el substrato de ADN es reconocido, Cas9 se adhiere al ADN invasor y lo corta en una determinada región de forma que queda inactivado. En este sentido, el sistema CRISPR-Cas9 es un mecanismo muy similar al mecanismo de interferencia de ARN (ARNi) de eucariotas.

La proteína Cas9 se ha utilizado en gran medida como una herramienta de ingeniería genómica para inducir la rotura dirigida del ADN de doble cadena. Estas rupturas pueden conducir a la inactivación génica o a la introducción de genes heterólogos a través de unión no homóloga y recombinación homóloga respectivamente en muchos organismos de modelo de laboratorio. Junto con las nucleasas de zinc y las proteínas TALEN, Cas9 se está convirtiendo en una herramienta destacada en el campo de la edición del genoma. Cas9 ha ganado la tracción en los últimos años, ya que puede escindir casi cualquier secuencia complementaria a la guía RNA.^[2]​ Debido a que la especificidad de destino de Cas9 proviene de la ARN guía: la complementariedad de ADN y no modificaciones de la propia proteína (como TALENs y dedos de zinc), la ingeniería Cas9 para dirigir el nuevo ADN es sencillo^[3]​^[4]​ Las versiones de Cas9 que se unen, pero no escinden el ADN cognado puede ser utilizado para localizar transcripcional activador o represores a secuencias de ADN específico con el fin de controlar la activación transcripcional y la represión^[5]​^[6]​ La orientación de Cas9 se ha simplificado mediante la ingeniería de un solo ARN guía quimérico. Los científicos han sugerido que los impulsos genéticos basados en Cas9 pueden ser capaces de editar los genomas de poblaciones enteras de organismos.^[7]​ En 2015, los científicos utilizaron Cas9 para modificar el genoma de embriones humanos por primera vez.^[8]​

1. ↑ Heler R; Samai P; Modell JW; Weiner C; Goldberg GW; Bikard D; Marraffini LA (Mar 2015). «Cas9 specifies functional viral targets during CRISPR-Cas adaptation». Nature 519 (7542): 199-202. Bibcode:2015Natur.519..199H. PMC 4385744. PMID 25707807. doi:10.1038/nature14245. 
2. ↑ ^{a b} Jinek M; Chylinski K; Fonfara I; Hauer M; Doudna JA; Charpentier E (Aug 2012). «A programmable dual-RNA-guided DNA endonuclease in adaptive bacterial immunity». Science 337 (6096): 816-21. Bibcode:2012Sci...337..816J. PMID 22745249. doi:10.1126/science.1225829. 
3. ↑ Cong, L.; Ran, F. A.; Cox, D.; Lin, S.; Barretto, R.; Habib, N.; Hsu, P. D.; Wu, X.; Jiang, W.; Marraffini, L. A.; Zhang, F. (3 de enero de 2013). «Multiplex Genome Engineering Using CRISPR/Cas Systems». Science 339 (6121): 819-823. PMC 3795411. PMID 23287718. doi:10.1126/science.1231143. 
4. ↑ Mali P; Esvelt KM; Church GM (Oct 2013). «Cas9 as a versatile tool for engineering biology». Nature Methods 10 (10): 957-63. PMC 4051438. PMID 24076990. doi:10.1038/nmeth.2649. 
5. ↑ Mali P; Aach J; Stranges PB; Esvelt KM; Moosburner M; Kosuri S; Yang L; Church GM (Sep 2013). «CAS9 transcriptional activators for target specificity screening and paired nickases for cooperative genome engineering». Nature Biotechnology 31 (9): 833-8. PMC 3818127. PMID 23907171. doi:10.1038/nbt.2675. 
6. ↑ Gilbert LA; Larson MH; Morsut L; Liu Z; Brar GA; Torres SE; Stern-Ginossar N; Brandman O; Whitehead EH; Doudna JA; Lim WA; Weissman JS; Qi LS (Jul 2013). «CRISPR-mediated modular RNA-guided regulation of transcription in eukaryotes». Cell 154 (2): 442-51. PMC 3770145. PMID 23849981. doi:10.1016/j.cell.2013.06.044. 
7. ↑ Esvelt KM; Smidler AL; Catteruccia F; Church GM (Jul 2014). «Concerning RNA-guided gene drives for the alteration of wild populations». eLife 3: e03401. PMID 25035423. doi:10.7554/eLife.03401. 
8. ↑ Cyranoski, David; Reardon, Sara (22 de abril de 2015). «Chinese scientists genetically modify human embryos». Nature. doi:10.1038/nature.2015.17378.