forbici molecolari

1. CAS-X
NUOVI ARRIVI IN EDITING GENETICO

2. COS'È
• È frutto di un miglioramento della Cas-9
Molecola complessa che
contiene una componente
fondamentale proteica

3. UN ARCAICO SISTEMA IMMUNITARIO
• La CRISPR non è un'invenzione umana bensì una sorta di meccanismo di difesa adottato
dai batteri
Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic
Repeats
• Funzionamento:
Entrata patogeno
Riconoscimento e
taglio (con cas-9)
del suo materiale
genetico
Inserimento del
frammento in
appositi
compartimenti
(spacer)
CONSEGUENZA:distruzione virus
Riconoscimento in caso
di secondo attacco da
parte di uno stesso virus

4. PROTAGONISTA
• Cas-9 (nel sistema originario)= enzima programmato per attaccare un DNA bersaglio.
• COME?
o Programmazione tramite RNA guida
o Attacco del bersaglio (materiale genetico batterico)
o Taglio di un esatto frammento di materiale genetico
Un nuovo impiego:Grazie alla possibilità di programmare questi enzimi si è giunti alla conclusone
che essi possono essere impiegati in campo medico con lo scopo di curare malattie genetiche

5. LIMITI DI CAS-9
• In campo etico: poichè vi è una manipolazione del DNA anche a livello embrionale
• In campo medico:
1. COME: Quando le forbici genetiche
di CRISPR tagliano la sequenza genetica identificata,
si attiva un sistema di riparazione cellulare TRAMITE
il gene P53
può annullare la
modificazione genetica
appena generata da
CRISPR-Cas9
Può innescare una
serie di reazioni che
portano la cellula
modificata alla
distruzione.
1. potrebbe facilitare l'insorgenza del cancro
2. È troppo ingombrante
2. La grandezza potrebbe portare il complesso a modificare tratti indesiderati di DNA,
modificando quindi porzioni che non codificano per nessuna patologia.

6. LA SOLUZIONE
• Un cambio di proteina: da Cas-9 a Cas-x = editor genetico
• Scoperta DA UC Berkeley, Jill Banfield e Jennifer Doudna IN alcuni dei batteri più piccoli
del mondo, la proteina risulta essere molto simile a Cas9, ma più piccola.
• Capacità:  può tagliare DNA a doppio filamento come Cas9
 può legarsi al DNA per regolare i geni
 può essere indirizzato a specifiche sequenze di DNA come le altre
proteine Cas.
 Il sistema immunitario umano le accetta più facilmente PERCHÉ proviene
da batteri che non si trovano negli esseri umani
QUINDI: si potrebbe eliminare il problema del gene
P53 (il quale azionerebbe una risposta immunitaria
"self")

7. NON È L'UNICA ALTERNATIVA
• Cas-12:
• Cas-13:
 permette di modificare alcune parti del DNA in maniera
meno invasiva e precisa, rispetto al taglio di forbici di
Cas9.
 È più piccola di Cas-9.
 Permette di tagliare l'RNA invece del DNA
PER controllare l’espressione genica ad un livello
diverso.
• ZFN
• TALEN

8. ZFN (Zinc-Finger-Nucleasis)
• COS'È: Enzima di restrizione artificiale
• COMPOSTA DA:  Dominio = tripletta di nucleotidi
Riconoscimento della
sequenza da tagliare (ogni
nucleotie riconosce una
tripletta)
 Fokl = estremità forbice
COME FUNZIONA?
Scorrendo sulla catena di DNA le estremità
si caricano elettrostaticamente fino ad
attrarsi chiudendosi l'una con l'altra e
creando il taglio
(lascia una sticky hand)
• PROBLEMI:  poco precisa nel taglio
 costosa

9. APPLICAZIONI
ZFN
Modifica di
alleli
Cura
dell'emofilia
Cura dell'HIV

10. TALEN (Transcription-Activator-Like-Effector-
Nucleases)
• COS'È: enzima di restrizione
• COMPOSTA DA: § Dominio = Proteina effettrice (Tale:33/35 amminoacidi) CHE
riconoscono la sequenza di DNA ed agiscono come attivatori
trascrizionali
 Fokl = estremità "forbice"
Si ferma
all'eucromatina
CRISPR Può arrivare a
modificare i
difetti nelle
sezioni di
eterocromatina
Più veloce
TALEN
VS
Parti più compatte di
DNA
Scoperto tramite
comparazione con
microscopia fluorescente

11. APPLICAZION
I TALEN
Cura malattie genetiche
che risiedono
nell'eterocromatina
• Anemia falciforme,sindrome
dell'X fragile
Campo agricolo
• Modifica sui vegetali