1. Acquisizione di array CRISPR :
Durante un’invasione virale, i batteri catturano e integrano brevi frammenti del DNA virale nel proprio genoma. Questi frammenti sono noti come proto-spaziatori e sono memorizzati all'interno di loci specifici chiamati array CRISPR. Ciascun proto-spaziatore è fiancheggiato da sequenze conservate note come ripetizioni dirette.
2. Trascrizione ed elaborazione dell'RNA CRISPR (crRNA) :
Gli array CRISPR vengono trascritti in una molecola precursore di CRISPR RNA (pre-crRNA). Questo pre-crRNA viene successivamente elaborato dalle proteine Cas, generando crRNA maturi che sono corti e contengono una sequenza specifica complementare al DNA o RNA virale invasore.
3. Targeting e scissione degli acidi nucleici virali:
Il crRNA maturo si associa a specifiche proteine Cas, formando un complesso ribonucleoproteico. Questo complesso funge da guida molecolare, dirigendo le proteine Cas verso il DNA o RNA virale invasore. Dopo aver riconosciuto la sequenza complementare, le proteine Cas scindono e distruggono gli acidi nucleici virali.
4. Memoria e adattamento :
I sistemi CRISPR-Cas mostrano memoria immunologica. Una volta che un virus è stato rilevato e sconfitto, la sequenza proto-spaziatore di quel virus viene integrata nell'array CRISPR dell'ospite, consentendo all'ospite di predisporre una difesa rapida e robusta contro le successive infezioni da parte dello stesso virus.
5. Tipi di sistemi CRISPR-Cas :
Esistono diversi tipi di sistemi CRISPR-Cas classificati in sei tipi principali (tipi da I a VI) e ulteriori sottotipi. Ciascun tipo utilizza diversi insiemi di proteine Cas e meccanismi per il targeting e la scissione degli acidi nucleici.
6. Applicazioni CRISPR-Cas9 nella biotecnologia :
Il sistema CRISPR-Cas9, in particolare il Tipo II, ha guadagnato un’immensa popolarità come versatile strumento di editing genetico in biotecnologia. Sfruttando la sua capacità di colpire specifiche sequenze di DNA, CRISPR-Cas9 consente modifiche precise dei genomi per varie applicazioni di ricerca e terapeutiche.
In conclusione, i sistemi CRISPR-Cas rappresentano un sorprendente e intricato meccanismo di difesa sviluppato dalle popolazioni batteriche per combattere le invasioni virali. Questi sistemi forniscono un’immunità adattativa ed ereditaria, salvaguardando i batteri dalle infezioni virali attraverso le generazioni. Inoltre, le applicazioni della tecnologia CRISPR-Cas nella biotecnologia hanno rivoluzionato l’ingegneria genetica e racchiudono un enorme potenziale per futuri progressi scientifici e interventi terapeutici.
