Tur ki ye Kli nik le ri J Med Sci 2017;37(1):27-42
BAĞIŞIKLIK SİSTEMİ OLARAK CRISPR-CasPatojenler, özellikle virüsler, gelişmiş canlılarda olduğu kadar tek hücreli canlılar için de tehdit oluş-turmaktadır. Bu bakımdan tek hücreli canlıların da virüslere karşı genomlarını korumak için bir savunma sistemine sahip olmaları gerekmektedir. Yirmi yıl öncesine kadar, bakterilerin bağışıklık sistemi olarak sadece doğal restriksiyon enzimlerine sahip olduğu biliniyordu. Ancak son yıllarda yapı-lan çalışmalarda, bakterilerin de karşılaştıkları patojenlere karşı kazanılmış bağışıklık sistemi geliştirebildikleri gösterildi. Günümüzde CRISPRCas olarak adlandırılan bu sistemin arkelerin %84'ünde ve bakterilerin ise yaklaşık %45'inde bulunduğu bilinmektedir.
1Prokaryot canlılarda "d dü üz ze en nl li i a ar ra al lı ık kl la ar rl la a b bö ö--l lü ün nm mü üş ş k kı ıs sa a p pa al li in nd dr ro om mi ik k t te ek kr ra ar r k kü üm me el le er ri i" (CRISPR: clustered regularly interspaced short palindromic repeats) adı verilen belirli DNA bölge-leri kazanılmış bağışıklık sisteminin temelini oluşturmaktadır.2,3 CRISPR bölgelerinin tekrarlayan palindromik dizileri ilk olarak Ishino ve ark. tarafından Escherichia coli'de Apoptoz inhibitör protein (IAP: The inhibitory of apoptosis protein) gen dizisi çalışılırken bulunmuştur. 4 IAP geninin dizi analizi sırasında, aşağı akış bölgesinde 29 nük-leotit (nt) tekrar kümeleri ve bu tekrarların arasında 32 nt ara DNA bölgeleri belirlenmiş ancak fonksiyonları anlaşılamamıştır. Sonraki yıllarda yapılan çalışmalar tekrarlayan DNA bölgelerinin çok sayıda bakteri ve arkelerde bulunduğunu, ayrıca bu bölgelerdeki DNA dizilerinin plazmitler, transpozonlar ve bakteriyofajlar gibi ekzojen mobil genetik elementlerle özdeş olduğunu göstermiştir.
5Biyoinformatik analizler CRISPR bölgelerinin, yakınlarında bulunan C Ca as s (CRISPR associated) genleri ile ilişkili olduğunu göstermekle birlikte, birçok Cas geninin nükleaz ve helikaz gen ailelerine benzer diziler içerdiğinin keşfedilmesini sağlamış-tır.3 Bu bulgular CRISPR/Cas sisteminin RNA-aracılı bir savunma sistemi olabileceği hipotezini ortaya çıkartmıştır. Bu hipotez Barrangou ve ark.nın 2007 yılında yapılan çalışmasında doğru-lanmış, CRISPR sekanslarının ve ilişkili Cas proteinlerin bakteriyofaj enfeksiyonuna karşı müdahale yönelttiğini kanıtlamıştır.2 Son 10 yılda RNA-aracılı müdahale olarak CRISPR/Cas mekanizması büyük oranda aydınlatılmıştır.CRISPR bölgelerinin en belirgin özelliği, içer-dikleri tekrarlayan kısa DNA dizileridir (Şekil 1). Palindromik olan bu kısa DNA bölgeleri 5'den 3'e ve 3'den 5'e, her iki yönde de aynı okunan dizilerdir. Palindromik DNA dizi tekrarlarının arasında ise aralayıcı (spacer) adı verilen DNA bölgeleri bulunur. Özgün DNA dizilerinden oluşan aralayıcı bölgeler, kazanılmış bağışıklık sisteminin belleğini oluşturan temel öğelerdir. Bu bölgeler genellikle bir virüsün veya plazmitin nükleik asitlerinden prokaryot genomuna alınır. Prokaryot bir organizma aynı virüs ile tekrar karşılaştığında ise aralayıcı diziler tan...