Das bakterielle CRISPR/Cas9-System ist ein System zur Immunabwehr von Bakterien gegen virale DNA. Hier ist eine Erläuterung seiner Funktionsweise:
1. **Adaptation**: Wenn ein Bakterium von einem Virus infiziert wird, integriert es kurze Abschnitte der viralen DNA in sein eigenes Genom. Diese Abschnitte werden als Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (CRISPR) bezeichnet.
2. **Transkription und Prozessierung**: Die CRISPR-Regionen werden in RNA transkribiert und dann von einem Enzym namens Cas (CRISPR-associated) prozessiert. Dabei entstehen kurze RNA-Sequenzen, die als CRISPR-RNAs oder crRNAs bezeichnet werden.
3. **Interferenz**: Wenn das Bakterium erneut von demselben Virus angegriffen wird, binden die crRNAs an das Cas9-Protein und bilden ein Komplex. Dieser Komplex erkennt und bindet dann die komplementäre DNA-Sequenz des Virus.
4. **DNA-Spaltung**: Cas9 schneidet die virale DNA an der erkannten Stelle. Dadurch wird die virale DNA zerstört und das Virus daran gehindert, sich im Bakterium zu vermehren.
5. **Adaptation und Gedächtnis**: Das Bakterium speichert die Sequenz des Virus in seinen CRISPR-Regionen und kann bei zukünftigen Angriffen effektiver gegen das Virus vorgehen.
Das bemerkenswerte an CRISPR/Cas9 ist, dass es nicht nur als Immunabwehrmechanismus dient, sondern auch als Werkzeug für die gezielte Bearbeitung von DNA in anderen Organismen verwendet werden kann, einschließlich Pflanzen, Tieren und sogar Menschen. Durch das Hinzufügen einer maßgeschneiderten crRNA kann Cas9 dazu programmiert werden, spezifische DNA-Sequenzen zu erkennen und zu schneiden, was eine präzise Genom-Editierung ermöglicht.