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Micron Document

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<title>CRISPRi</title>

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<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading">CRISPRi</h1>

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CRISPRi (von CRISPR interference) ist eine biochemische Methode zur Hemmung einer bestimmten <a href="Transkription_(Biologie)" title="Transkription (Biologie)">Transkription</a>, die eine <a href="Genexpression" title="Genexpression">Genexpression</a> des blockierten <a href="Gen" title="Gen">Gens</a> hemmt (<a href="Gen-Knockdown" class="mw-redirect" title="Gen-Knockdown">Gen-Knockdown</a>).<a href="#cite_note-1">[1]</a>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Eigenschaften">Eigenschaften</h2></div>

CRISPRi basiert – wie auch die <a href="CRISPR/Cas-Methode" title="CRISPR/Cas-Methode">CRISPR/Cas-Methode</a> und <a href="CRISPRa" title="CRISPRa">CRISPRa</a> – auf einem antiviralen Abwehrmechanismus in Bakterien, dem <a href="CRISPR" title="CRISPR">CRISPR</a>.<a href="#cite_note-2">[2]</a> CRISPRi verwendet einen <a href="RNA" class="mw-redirect" title="RNA">RNA</a>-<a href="Proteinkomplex" title="Proteinkomplex">Proteinkomplex</a>, der an eine DNA-Sequenz binden kann und dort die <a href="Genexpression" title="Genexpression">Genexpression</a> gewünschter <a href="Gen" title="Gen">Gene</a>inhibieren kann. Dabei wird die Eigenschaft von <a href="Cas9" title="Cas9">Cas9</a> mit einer <a href="SgRNA" class="mw-redirect" title="SgRNA">sgRNA</a> genutzt, an eine gewünschte DNA-Sequenz zu binden.<a href="#cite_note-3">[3]</a> Da Cas9 mit sgRNA natürlicherweise auch die gebundene DNA schneidet, wird eine <a href="Mutante" class="mw-redirect" title="Mutante">Mutante</a> von Cas9 namens dCas9 (von dead Cas9) verwendet, die keine DNA mehr schneiden kann, weil die <a href="Endonuklease" title="Endonuklease">Endonukleasefunktion</a> für beide DNA-Stränge durch bestimmte <a href="Punktmutation" title="Punktmutation">Punktmutationen</a> (<a href="Asparagins%C3%A4ure" title="Asparaginsäure">D</a>10<a href="Alanin" title="Alanin">A</a> und <a href="Histidin" title="Histidin">H</a>840A) deaktiviert ist.<a href="#cite_note-4">[4]</a> In <a href="Eukaryotisch" class="mw-redirect" title="Eukaryotisch">eukaryotischen</a> Zellen wird dCas9 mit einem <a href="Kernlokalisierungssignal" title="Kernlokalisierungssignal">Kernlokalisierungssignal</a> verwendet, damit dCas9 in den <a href="Zellkern" title="Zellkern">Zellkern</a> importiert wird.<a href="#cite_note-PMID23452860-5">[5]</a> In Bakterien kann CRISPRi sowohl in <a href="Gram-negativ" class="mw-redirect" title="Gram-negativ">Gram-negativen</a> E. coli<a href="#cite_note-PMID23360965-6">[6]</a><a href="#cite_note-PMID27996021-7">[7]</a> als auch <a href="Gram-positiv" class="mw-redirect" title="Gram-positiv">Gram-positiven</a> B. subtilis verwendet werden.<a href="#cite_note-PMID27238023-8">[8]</a> Durch bakterielle <a href="Konjugation_(Biologie)" title="Konjugation (Biologie)">Konjugation</a> kann CRISPRi im Sinne eines <a href="Horizontaler_Gentransfer" title="Horizontaler Gentransfer">horizontalen Gentransfers</a> an andere Bakterien und Bakterienarten weitergegeben werden.<a href="#cite_note-PMID25409531-9">[9]</a> Aufgrund der einfachen modularen Gestaltung der sgRNA eignet sich CRISPRi zum <a href="Hochdurchsatz-Screening" title="Hochdurchsatz-Screening">Hochdurchsatz-Screening</a>.<a href="#cite_note-pmid24136345-10">[10]</a> Durch Verwendung mehrerer sgRNA können parallel mehrere Gene gehemmt werden.

Zur Verstärkung der Hemmwirkung kann ein <a href="Fusionsprotein" title="Fusionsprotein">Fusionsprotein</a> von dCas9 mit einem <a href="Repressor" title="Repressor">Repressor</a> verwendet werden, z. B. mit der <a href="Proteindom%C3%A4ne" title="Proteindomäne">Proteindomäne</a> Krüppel associated box (KRAB).<a href="#cite_note-pmid23849981-11">[11]</a> Weitere Faktoren, welche die Effizienz von CRISPRi beeinflussen, sind die Bindung in der Nähe des Startpunktes der Transkription, das Design der sgRNA und zugängliche Bereiche im <a href="Chromatin" title="Chromatin">Chromatin</a>.<a href="#cite_note-12">[12]</a> Durch eine suboptimale Bindung der sgRNA an die DNA-Zielsequenz können auch geringere Hemmungsquoten erzielt werden.<a href="#cite_note-pmid24136345-10">[10]</a>

Die Notwendigkeit eines Vorhandenseins eines <a href="Protospacer_Adjacent_Motif" title="Protospacer Adjacent Motif">Protospacer Adjacent Motif</a> (PAM) in der zu bindenden DNA begrenzt die Anzahl möglicher Zielsequenzen.<a href="#cite_note-pmid24136345-10">[10]</a> Chromatinfaltungen und DNA-Modifikationen könnten die Bindung des dCas9-sgRNA-Komplexes stören.<a href="#cite_note-pmid24136345-10">[10]</a> CRISPRi kann auch andere Gene in unmittelbarer Umgebung zur Zielsequenz hemmen, die beispielsweise <a href="Splei%C3%9Fen_(Biologie)" title="Spleißen (Biologie)">gespleißt</a> werden oder auf dem gegenüberliegenden DNA-Strang liegen. Ebenso kann auch ein bidirektionaler <a href="Promotor_(Genetik)" title="Promotor (Genetik)">Promotor</a> in beiden Richtungen gehemmt werden.<a href="#cite_note-DOI10.1093/nar/gkw883-13">[13]</a>

Eine alternative Methode zur Hemmung einer Genexpression verwendet die <a href="RNA-Interferenz" title="RNA-Interferenz">RNA-Interferenz</a>. Während CRISPRi die Transkription eines bestimmten Gens hemmt, führt die RNA-Interferenz zu einem Abbau bestimmter RNA-Sequenzen.

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>

<li id="cite_note-1"><a href="#cite_ref-1">↑</a> L. S. Qi, M. H. Larson, L. A. Gilbert, <a href="Jennifer_Doudna" class="mw-redirect" title="Jennifer Doudna">J. A. Doudna</a>, <a href="Jonathan_Weissman" title="Jonathan Weissman">J. S. Weissman</a>, A. P. Arkin, W. A. Lim: Repurposing CRISPR as an RNA-guided platform for sequence-specific control of gene expression. In: <a href="Cell_(Zeitschrift)" title="Cell (Zeitschrift)">Cell</a>. Band 152, Nummer 5, Februar 2013, S. 1173–1183, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1016/j.cell.2013.02.022">10.1016/j.cell.2013.02.022</a>, <a class="external mw-magiclink-pmid" rel="nofollow" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23452860?dopt=Abstract">PMID 23452860</a>, <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3664290/">PMC 3664290</a> (freier Volltext).

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<li id="cite_note-PMID23452860-5"><a href="#cite_ref-PMID23452860_5-0">↑</a> L. S. Qi, M. H. Larson, L. A. Gilbert, J. A. Doudna, J. S. Weissman, A. P. Arkin, W. A. Lim: Repurposing CRISPR as an RNA-guided platform for sequence-specific control of gene expression. In: <a href="Cell_(Zeitschrift)" title="Cell (Zeitschrift)">Cell</a>. Band 152, Nummer 5, Februar 2013, S. 1173–1183, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1016/j.cell.2013.02.022">10.1016/j.cell.2013.02.022</a>, <a class="external mw-magiclink-pmid" rel="nofollow" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23452860?dopt=Abstract">PMID 23452860</a>, <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3664290/">PMC 3664290</a> (freier Volltext).

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<li id="cite_note-PMID25409531-9"><a href="#cite_ref-PMID25409531_9-0">↑</a> W. Ji, D. Lee, E. Wong, P. Dadlani, D. Dinh, V. Huang, K. Kearns, S. Teng, S. Chen, J. Haliburton, G. Heimberg, B. Heineike, A. Ramasubramanian, T. Stevens, K. J. Helmke, V. Zepeda, L. S. Qi, W. A. Lim: Specific gene repression by CRISPRi system transferred through bacterial conjugation. In: ACS synthetic biology. Band 3, Nummer 12, Dezember 2014, S. 929–931, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1021/sb500036q">10.1021/sb500036q</a>, <a class="external mw-magiclink-pmid" rel="nofollow" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25409531?dopt=Abstract">PMID 25409531</a>, <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4277763/">PMC 4277763</a> (freier Volltext).

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<li id="cite_note-pmid24136345-10">↑ <a href="#cite_ref-pmid24136345_10-0">a</a> <a href="#cite_ref-pmid24136345_10-1">b</a> <a href="#cite_ref-pmid24136345_10-2">c</a> <a href="#cite_ref-pmid24136345_10-3">d</a> M. H. Larson, L. A. Gilbert, X. Wang, W. A. Lim, J. S. Weissman, L. S. Qi: CRISPR interference (CRISPRi) for sequence-specific control of gene expression. In: Nature protocols. Band 8, Nummer 11, November 2013, S. 2180–2196, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1038/nprot.2013.132">10.1038/nprot.2013.132</a>, <a class="external mw-magiclink-pmid" rel="nofollow" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24136345?dopt=Abstract">PMID 24136345</a>, <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3922765/">PMC 3922765</a> (freier Volltext).

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<li id="cite_note-pmid23849981-11"><a href="#cite_ref-pmid23849981_11-0">↑</a> L. A. Gilbert, M. H. Larson, L. Morsut, Z. Liu, G. A. Brar, S. E. Torres, N. Stern-Ginossar, O. Brandman, E. H. Whitehead, J. A. Doudna, W. A. Lim, J. S. Weissman, L. S. Qi: CRISPR-mediated modular RNA-guided regulation of transcription in eukaryotes. In: <a href="Cell_(Zeitschrift)" title="Cell (Zeitschrift)">Cell</a>. Band 154, Nummer 2, Juli 2013, S. 442–451, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1016/j.cell.2013.06.044">10.1016/j.cell.2013.06.044</a>, <a class="external mw-magiclink-pmid" rel="nofollow" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23849981?dopt=Abstract">PMID 23849981</a>, <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3770145/">PMC 3770145</a> (freier Volltext).

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<li id="cite_note-12"><a href="#cite_ref-12">↑</a> A. Radzisheuskaya, D. Shlyueva, I. Müller, K. Helin: Optimizing sgRNA position markedly improves the efficiency of CRISPR/dCas9-mediated transcriptional repression. In: Nucleic acids research. Band 44, Nummer 18, Oktober 2016, S. e141, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1093/nar%2Fgkw583">10.1093/nar/gkw583</a>, <a class="external mw-magiclink-pmid" rel="nofollow" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27353328?dopt=Abstract">PMID 27353328</a>, <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5062975/">PMC 5062975</a> (freier Volltext).

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<li id="cite_note-DOI10.1093/nar/gkw883-13"><a href="#cite_ref-DOI10.1093/nar/gkw883_13-0">↑</a> Ashish Goyal, Ksenia Myacheva, Matthias Groß, Marcel Klingenberg, Berta Duran Arqué, Sven Diederichs: Challenges of CRISPR/Cas9 applications for long non-coding RNA genes. In: Nucleic Acids Research. , S. E12, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1093/nar%2Fgkw883">10.1093/nar/gkw883</a>. <a class="external mw-magiclink-pmid" rel="nofollow" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27694625?dopt=Abstract">PMID 27694625</a>. <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5388423/">PMC 5388423</a> (freier Volltext).

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