CRISPR ( / k r ɪ s p ər / ) (un acrónimo de agrupadas repeticiones palindrómicas cortas espaciadas regularmente ) es una familia de ADN secuencias encontradas en los genomas de procariotas organismos tales como bacterias y arqueas . [2] Estas secuencias se derivan de fragmentos de ADN de bacteriófagos.que había infectado previamente al procariota. Se utilizan para detectar y destruir el ADN de bacteriófagos similares durante infecciones posteriores. Por tanto, estas secuencias juegan un papel clave en el sistema de defensa antivírico (es decir, anti-fagos) de los procariotas y proporcionan una forma de inmunidad adquirida . [2] [3] [4] [5] CRISPR se encuentran en aproximadamente el 50% de los genomas bacterianos secuenciados y casi el 90% de las arqueas secuenciadas. [6]
Cas9 (o "proteína 9 asociada a CRISPR") es una enzima que utiliza secuencias CRISPR como guía para reconocer y escindir hebras específicas de ADN que son complementarias a la secuencia CRISPR. Las enzimas Cas9 junto con las secuencias CRISPR forman la base de una tecnología conocida como CRISPR-Cas9 que se puede utilizar para editar genes dentro de organismos. [8] [9] Este proceso de edición tiene una amplia variedad de aplicaciones que incluyen investigación biológica básica, desarrollo de productos biotecnológicos y tratamiento de enfermedades. [10] [11] El desarrollo de la técnica de edición del genoma CRISPR-Cas9 fue reconocido por el Premio Nobel de Química en 2020 que fue otorgado aEmmanuelle Charpentier y Jennifer Doudna . [12] [13]
El descubrimiento de repeticiones de ADN agrupadas se llevó a cabo de forma independiente en tres partes del mundo. La primera descripción de lo que luego se llamaría CRISPR es del investigador de la Universidad de Osaka Yoshizumi Ishino y sus colegas en 1987. Clonaron accidentalmente parte de una secuencia CRISPR junto con el gen " iap" (conversión de isoenzimas de fosfatasa alcalina) del genoma de Escherichia. coli [14] [15] que era su objetivo. La organización de las repeticiones fue inusual. Las secuencias repetidas se organizan normalmente de forma consecutiva, sin secuencias diferentes intercaladas. [15] [11] No conocían la función de las repeticiones agrupadas interrumpidas.
En 1993, investigadores de Mycobacterium tuberculosis en los Países Bajos publicaron dos artículos sobre un grupo de repeticiones directas interrumpidas (RD) en esa bacteria. Reconocieron la diversidad de las secuencias que intervienen en las repeticiones directas entre diferentes cepas de M. tuberculosis [16] y utilizaron esta propiedad para diseñar un método de tipificación que se denominó spoligotyping , que todavía se utiliza en la actualidad. [17] [18]
Francisco Mojica de la Universidad de Alicante en España estudió las repeticiones observadas en los organismos arqueales de las especies Haloferax y Haloarcula , y su función. El supervisor de Mojica supuso en ese momento que las repeticiones agrupadas tenían un papel en la segregación correcta del ADN replicado en las células hijas durante la división celular porque los plásmidos y cromosomas con matrices de repeticiones idénticas no podían coexistir en Haloferax volcanii . También se observó por primera vez la transcripción de las repeticiones interrumpidas; esta fue la primera caracterización completa de CRISPR. [18] [19]Para el año 2000, Mojica realizó una encuesta de literatura científica y uno de sus estudiantes realizó una búsqueda en genomas publicados con un programa ideado por él mismo. Identificaron repeticiones interrumpidas en 20 especies de microbios como pertenecientes a la misma familia. [20] Debido a que esas secuencias estaban espaciadas, Mojica inicialmente las llamó "repeticiones cortas espaciadas regularmente" (SRSR). [21] En 2001, Mojica y Ruud Jansen , que buscaban repeticiones interrumpidas adicionales, propusieron el acrónimo CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) para aliviar la confusión derivada de los numerosos acrónimos utilizados para describir las secuencias en la literatura científica. [19] [22]En 2002, Tang, et al. mostró evidencia de que las regiones de repetición CRISPR del genoma de Archaeoglobus fulgidus se transcribieron en moléculas de ARN largas que posteriormente se procesaron en ARN pequeños de longitud unitaria, además de algunas formas más largas de 2, 3 o más unidades espaciadoras-repetidas. [23] [24]