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ゲノム編集

ゲノム編集

遺伝子を改変する技術であるゲノム編集は生物のゲノムにおける変更を示しています。このアニメーションは最もよく知られているゲノム編集プロトコルの一つであるCRISPR/Cas9システムを紹介します。

生物

キーワード

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関連のエクストラ

シーン

CRISPR/Cas9防衛システム

  • バクテリオファージ - 細菌を感染するウイルスです。細菌に自分の遺伝物質を注入し、それは中で二複製し始めます。結局、細菌がウイルスに殺されます。
  • 細菌
  • 細菌DNA - 輪状なものです。核膜に囲まれていないので、このような細菌は原核細胞といいます。
  • ウイルスのDNA
  • CRISPRセグメント
  • RNAポリメラーゼ - RNA合成を行う複合タンパク質分子です。
  • CRISPR RNA - ウイルスのDNA鎖に補完するRNA鎖です。
  • Cas9酵素 - 複合タンパク質分子は細菌を感染するウイルスのDNAを切り取ることができます。
  • tracrRNA
  • 一致しているRNAセグメント

ウイルス細菌を含むすべての生物にとって危険です。ウイルスは細菌の表面に付着し、遺伝物質を細胞の中へ注入します。ウイルス感染は細胞の代謝変更するため、細菌は死ぬ可能性もあります。

しかし、細菌は完全に保護がないわけでもありません。ウイルス感染に関する記憶があり、そのウイルスに対する免疫反応が起きることもあります。

酵素はウイルスのDNAセグメントを開裂し、それを細菌の遺伝物質の特定の場所に入れることできます。切り裂かれたDNAセグメントはCRISPRセグメントと呼ばれています。細菌はその場所でCRISPR RNAというRNA分子を発生します。このRNAはウイルスと細菌のゲノムに関する情報を含んでいます。tracrRNAという他の分子と作用し、Cas9タンパク質に結合し、CRISPR/Cas9複合体を形成します。この複合体はウイルス感染に対して保護を提供します: CRISPR RNAはウイルスのDNAを探検し、Cas9はDNA鎖を切り取ります。

遺伝子ノックアウト

  • 人工的に作られたCRISPR RNA
  • 一致しているRNAセグメント
  • ターゲットDNA - 生物の遺伝物質です。
  • Cas9酵素
  • 外部の遺伝子

CRISPR/Cas9複合体は実験室でも作り出し、細胞に注入することができます。複合体の生産の間、認識するDNAセグメントを決めることができるので、生物の遺伝子の精密な変化もできます。認識の後、複合体は遺伝子を切るので、その部分はタンパク質訳されません。この遺伝子を改変する技術は遺伝子ノックアウトと呼ばれています。

遺伝子ノックイン

  • 人工的に作られたCRISPR RNA
  • 一致しているRNAセグメント
  • ターゲットDNA - 生物の遺伝物質です。
  • Cas9酵素
  • 外部の遺伝子

CRISPR/Cas9複合体の使用によって、遺伝子ノックインも可能です。この過程の間、外部の遺伝子のDNAセグメントが複合体とともに細胞に入れられます。複合体は細胞の遺伝子を切り取り、外部からのDNAセグメントを切られたDNAの先端に繋げます。

空間充填モデル

  • ターゲットDNA
  • CRISPR RNA
  • Cas9酵素
  • CRISPR/Cas9複合体

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