Edição de genoma

Edição de genoma é um tipo de engenharia genética em que o ADN é inserido, substituído, ou removido de um genoma utilizando nucleases modificadas artificialmente, ou "tesoura molecular".^[1]^[2]^[3] Ao contrário das técnicas de engenharia genética anteriores, em que o material genético era inserido aleatoriamente no genoma do hospedeiro, a edição do genoma direciona as inserções para locais específicos. O mecanismo básico envolvido nas manipulações genéticas realizadas por nucleases programáveis é o reconhecimento de loci genéticos alvo e a ligação de endonucleases de restrição (FokI e Cas) a quebras de cadeia dupla (DSBs) no ADN alvo, e a reparação de quebras de cadeia dupla por recombinação dirigida por homologia (HDR) ou união de extremidades não homólogas (NHEJ).^[4]^[5]

História

A edição do genoma com nucleases de engenharia, uma poderosa ferramenta para entender a função biológica e revelar a causalidade, foi construída em um esforço conjunto pela academia e indústria de 1994 a 2010. O uso do CRISPR/Cas9 é a implementação de 2013 na "caixa de ferramentas" de edição genética.^[6]

A estratégia de substituição baseada em recombinação homóloga nasceu nos anos 70 nos laboratórios de Gerry Fink e Ron Davis^[7]^[8] que mostraram que um gene de levedura pode ser substituído por um marcador selecionável e, portanto, eliminado. Este método tornou-se uma fonte chave da "genética do fermento", e ao longo das três décadas subsequentes, a comunidade de pesquisa de leveduras o usa, entre outras coisas, para fazer uma coleção de alelos nulos^[9] e hipomórficos^[10] em todo o genoma do fermento, amplamente utilizado para reversão malhas genéticas.^[11]^[12]^[13]

Processo

Reparo de quebra de fita dupla

A edição do genoma baseia-se no conceito de reparação de mecânica do DNA fita dupla pausa (DSB).

Engenharia de nucleases

A chave para a edição do genoma é criar um DSB em um ponto específico dentro do genoma. As enzimas de restrição comumente usadas são eficazes no corte de DNA, mas geralmente reconhecem e cortam em vários locais. Para superar esse desafio e criar DSB específico do local, três classes distintas de nucleases foram descobertas e bioengenharia até o momento. Estas são as nucleases de dedo de zinco (ZFNs), nucleases efetoras como ativador de transcrição (TALEN), meganucleases e o sistema de repetições palindrômicas curtas e inter-espaçadas regularmente (CRISPR/Cas9).

Referências

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↑ Bak, Rasmus O.; Gomez-Ospina, Natalia; Porteus, Matthew H. (agosto de 2018). «Gene Editing on Center Stage». Trends in Genetics. 34 (8): 600–611. ISSN 0168-9525. PMID 29908711. doi:10.1016/j.tig.2018.05.004
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[1] Esvelt, KM.; Wang, HH. (2013). «Genome-scale engineering for systems and synthetic biology.». Mol Syst Biol. 9 (1). 641 páginas. PMC 3564264. PMID 23340847. doi:10.1038/msb.2012.66

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[3] Puchta, H.; Fauser, F. (2013). «Gene targeting in plants: 25 years later.». Int. J. Dev. Biol. 57: 629–637. doi:10.1387/ijdb.130194hp

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[5] Bak, Rasmus O.; Gomez-Ospina, Natalia; Porteus, Matthew H. (agosto de 2018). «Gene Editing on Center Stage». Trends in Genetics. 34 (8): 600–611. ISSN 0168-9525. PMID 29908711. doi:10.1016/j.tig.2018.05.004

[6] Genome Editing B.C. (Before CRISPR): Lasting Lessons from the “Old Testament” por Urnov Fyodor D., publicado em "The CRISPR Journal" Vol. 1, No. 1 (2018)

[7] Transformation of yeast. por Hinnen A, Hicks J B, Fink G R. Proc Natl Acad Sci U S A 1978; 75:1929–1933. Crossref, Medline

[8] Replacement of chromosome segments with altered DNA sequences constructed in vitro. por Scherer S, Davis R W. Proc Natl Acad Sci U S A 1979;76:4951–4955.Crossref, Medline

[9] Peter., Snustad, D. (2012). Genetics. Simmons, Michael J. 6th ed., International student version ed. Singapore: Wiley. ISBN 1118092422. OCLC 770517281

[test-10] Muller, H. J. 1932. Further studies on the nature and causes of gene mutations. Actas do 6º Congresso Internacional de Genética, pp. 213–255.

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