Anti-CRISPR-Protein
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Definition
Anti-CRISPR-Proteine sind kleine virale Inhibitorproteine, die CRISPR-Cas-Systeme von Bakterien und Archaeen blockieren. Diese Proteine sind bspw. von Phagen kodiert und hemmen spezifisch CRISPR-Cas-Systeme, indem sie zentrale Komponenten wie Cas-Nukleasen blockieren. Sie wirken hochspezifisch für bestimmte CRISPR-Typen und dienen als natürliche Antagonisten dieser bakteriellen Abwehr.
Hintergrund
CRISPR-Cas-Systeme stellen das adaptive Immunsystem vieler Bakterien und Archaeen dar, das virale Nukleinsäuren erkennt und zerschneidet. Als Gegenstrategie haben Bakteriophagen zahlreiche Acr-Genfamilien entwickelt, um der CRISPR-vermittelten Zerstörung ihrer DNA zu entgehen und eine erfolgreiche Infektion zu ermöglichen.
Funktionsweise
Anti-CRISPR-Proteine greifen in verschiedene Stufen der CRISPR-Cas-Reaktion ein, etwa in die Beladung der Effektor-Komplexe mit crRNA, in die Ziel-DNA-Bindung oder direkt in die katalytische DNA-Spaltung. Beispielhaft kann das Erkennungszentrum blockiert werden, sodass die Ziel-DNA nicht mehr binden und geschnitten werden kann.
Klinische Relevanz
In der Genomeditierung werden Acr-Proteine als „Off-Switch“ eingesetzt, um Cas9-Aktivität zeitlich und räumlich zu begrenzen und Off-Target-Effekte sowie Langzeitexposition gegenüber Cas-Proteinen zu reduzieren. Sie gelten als wichtige Sicherheitskomponente für CRISPR-basierte Gentherapien, indem sie etwa eine reversible Steuerung von Editing-Fenstern oder ein "Not-Aus" bei unerwünschter Aktivität erlauben.