18.4-2 Regeling van eiwitten in een cel

• Biologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 6

Paragraaf 1 Dierenwelzijn

18.4 Regeling van eiwitten in een cel - CRISPR-Cas

Doel 18.4

☐ Je kunt beschrijven hoe bacteriën zich wapenen tegen bacteriofagen met CRISPR-Cas.

☐ Je kunt beschrijven hoe wij het CRISPR-Cas principe kunnen inzetten voor gentechnologie.

Bacteriofagen/fagen

Bacteriofagen zijn virussen die in staat zijn om bacteriën te infecteren.

Virussen (en dus ook bacteriofagen) vermeerderen zich door het gen-apparaat van een cel (in dit geval een bacterie) te gebruiken voor het maken van nieuwe virussen.

2 methodes.

Faag infecteert bacterie

Lytische cyclus

Faag DNA blijft gescheiden van het bacterie DNA

Faag infecteert bacterie

Lysogene cyclus

Faag DNA wordt geïntegreerd in het bacterie DNA

Immuunsysteem bacterie

Sommige bacteriën hebben een afweersysteem tegen bacteriofagen. Hierbij bewaren ze ná een virusinfectie een stukje van het virus DNA in hun eigen DNA.

CRISPR-CAS

Clustered Regular Interspaced Palindromic Repeats

Palindroom

Palindroom

CRISPR-Cas gentechnologie

Door het injecteren van een CRISPR-Cas complex in een cel kun je specifieke genen opsporen (doordat je een specifiek gidsDNA gebruikt).

CRISPR-Cas gentechnologie

Als een target gen wordt geknipt door CRISPR-Cas wordt het daarna door de cel hersteld maar meestal verkeerd: knock-out genen (het gen is uitgeschakeld)

Je kunt dan de functie van het gen onderzoeken.

Veel onderzoek bij muizen: knock-out muizen.

CRISPR-Cas gentechnologie

Je kunt zelfs een defect gen knippen en een nieuw gen toevoegen als gentherapie.

Je knipt dan het defecte 

gen eruit en voegt een 

werkend gen toe in de hoop

dat het werkende gen wordt

ingebouwd bij herstelacties.

CRISPR-Cas en ethiek

Chinese wetenschapper claimt

bij een tweeling met HIV besmette 

vader het gen uitgeschakeld te 

hebben waar het HIV virus op bindt.

Kleine lesafsluiter

Beantwoord de volgende vragen op je wisbordje

1. (J of OJ?) Bij een lytische cyclus wordt viraal DNA ingebouwd in het DNA van de bacterie
2. De P in CRISPR staat voor ...
3. (J of OJ?) In de spacers van het CRISPR Locus bevindt zich kleine stukjes viraal DNA
4. (J of OJ?) Het CRISPR locus wordt wel tot expressie gebracht via transcriptie, maar er vindt geen translatie plaats. 
5. Hoe heten de eiwitten waarmee CRISPR RNA een complex vormt?
6. (J of OJ?) Het stukje viraal DNA in het CRISPR RNA is complementair aan viraal DNA waardoor het complex kan binden aan het geïnjecteerde virale DNA. 
7. Welk stukje van het CRISPR RNA kunnen wij aanpassen waardoor we het kunnen gebruiken om op 1 hele specifieke plek in ons eigen menselijk DNA te knippen?
8. Hoe noemen we muizen bij wie er een bepaald gen is uitgeschakeld door genetische modificatie?

Bacterie bewaart faag DNA

De spacers zijn stukken faag DNA van eerdere besmettingen.

Er tussenin zit palindroom DNA (CRISPR)

Bacterie DNA

Bacterie bewaart faag DNA

Het CRISPR-locus (met de spacers en het de CRISPR stukjes) wordt afgelezen en vormt RNA

Bacterie bewaart faag DNA

Het CRISPR-RNA wordt geknipt in stukjes met steeds een spacer en een palidroom stuk: gids RNA

Bacterie bewaart faag DNA

Bij transcriptie en translatie van het de Cas (CRISPR ASsiciated) genen worden een helicase en een nuclease Cas9 gevormd

Bacterie bewaart faag DNA

Gids RNA gecombineerd met Cas9 vormt een bacteriofaag herkennings- en afbraak complex. 

Bacterie bewaart faag DNA

Helicase splitst het virus RNA naar enkelstrengs, het gidsRNA herkent een specifiek stuk bacteriofaag DNA en Nuclease Cas9 knipt het faag DNA stuk.

Doel 18.4

☐ Je kunt beschrijven hoe bacteriën zich wapenen tegen bacteriofagen met CRISPR-Cas.

☐ Je kunt beschrijven hoe wij het CRISPR-Cas principe kunnen inzetten voor gentechnologie.