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प्रोटोस्पेसर एडजसेंट मोटिफ (पीएएम)

2008
  • Luciano Marraffini
  • Erik Sontheimer
एक प्रयोगशाला में एक आणविक जीवविज्ञानी प्रोटोस्पेसर समीपस्थ मोटिफ पर ध्यान केंद्रित करते हुए डीएनए अनुक्रम का विश्लेषण कर रहा है।.

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

प्रोटोस्पेस एडजसेंट मोटिफ (पीएएम) एक छोटा, विशिष्ट डीएनए अनुक्रम है, जो आमतौर पर 2-6 बेस पेयर लंबा होता है, और कैस न्यूक्लिएज द्वारा लक्ष्य डीएनए अनुक्रम से जुड़ने और उसे काटने के लिए आवश्यक होता है। यह आक्रमणकारी डीएनए में लक्ष्य स्थल (प्रोटोस्पेस) के ठीक नीचे स्थित होता है। मेजबान के अपने डीएनए में पीएएम मौजूद नहीं होता है। CRISPR लोकस, जो एक महत्वपूर्ण स्व-बनाम-गैर-स्व पहचान तंत्र के रूप में कार्य करता है, स्वप्रतिरक्षित विनाश को रोकता है।

प्रोटोस्पेस एडजसेंट मोटिफ (पीएएम) की खोज, CRISPR-Cas प्रणाली की सटीक कार्यप्रणाली को समझने में एक महत्वपूर्ण मोड़ साबित हुई। शोधकर्ताओं ने पाया कि किसी भी डीएनए को लक्षित करके उसे काटने के लिए, लक्ष्य अनुक्रम के ठीक बगल में एक विशिष्ट लघु अनुक्रम (प्रोटोस्पेस) का होना आवश्यक है। व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले स्ट्रेप्टोकोकस पायोजेन्स से प्राप्त Cas9 प्रोटीन के लिए, यह अनुक्रम 5-NGG-3 है, जहाँ N कोई भी न्यूक्लियोटाइड हो सकता है। अपने गाइड आरएनए से युक्त Cas9 प्रोटीन, सबसे पहले डीएनए में इस PAM अनुक्रम की खोज करता है। PAM से जुड़ने पर ही प्रोटीन आसन्न डीएनए को खोलने और अपने गाइड आरएनए अनुक्रम से मिलान की जाँच करने का प्रयास करता है। यदि मिलान हो जाता है, तो Cas9 के न्यूक्लिएज डोमेन सक्रिय हो जाते हैं और दोहरे स्ट्रैंड को तोड़ देते हैं।

यह PAM-निर्भर लक्ष्यीकरण तंत्र ही वह कुंजी है जिसके द्वारा यह प्रणाली जीवाणु के स्वयं के जीनोम पर आक्रमण करने से बचती है। CRISPR ऐरे, जिससे गाइड RNA प्राप्त होते हैं, में लक्ष्य के समान ही स्पेसर अनुक्रम होते हैं। हालांकि, CRISPR ऐरे के भीतर दोहराए जाने वाले अनुक्रमों में PAM अनुक्रम नहीं होता है। परिणामस्वरूप, Cas9-gRNA कॉम्प्लेक्स स्वयं CRISPR लोकस से स्थिर रूप से बंध नहीं पाता है, जिससे स्वप्रतिरक्षित आपदा को रोका जा सकता है। स्वयं/गैर-स्वयं के बीच अंतर करने का यह उत्कृष्ट समाधान प्रणाली की दक्षता की एक प्रमुख विशेषता है। जीन संपादन अनुप्रयोगों के लिए, PAM की आवश्यकता एक दोधारी तलवार है: यह विशिष्टता सुनिश्चित करती है लेकिन जीनोम में संभावित लक्ष्य स्थलों के समूह को भी सीमित करती है। इसने जीनोम के किसी भी भाग को संपादन के लिए सुलभ बनाने के लिए विभिन्न, अधिक लचीली, या यहां तक ​​कि गैर-मौजूद PAM आवश्यकताओं वाले Cas वेरिएंट की खोज या इंजीनियरिंग में महत्वपूर्ण शोध को प्रेरित किया है।

UNESCO Nomenclature: 2417
आणविक जीवविज्ञान

Type

जैव रासायनिक तंत्र

व्यवधान

संतोषजनक

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

  • characterization of the crispr-cas9 system’s components
  • प्रोटीन-डीएनए बंधन अंतःक्रियाओं और विशिष्टता की समझ
  • डीएनए को लक्षित करने वाली प्रतिरक्षा प्रणाली के रूप में CRISPR की परिकल्पना
  • विभिन्न डीएनए सब्सट्रेट पर कैस प्रोटीन गतिविधि का परीक्षण करने के लिए इन विट्रो परख।

आवेदन

  • CRISPR-Cas9 जीन संपादन में गाइड RNA को डिजाइन करने के लिए एक महत्वपूर्ण नियम
  • जीनोम में संभावित ऑफ-टारगेट साइट्स की भविष्यवाणी करने में सक्षम बनाना
  • परिवर्तित पैम विशिष्टताओं वाले कैस प्रोटीनों का इंजीनियरिंग करके संपादन योग्य जीनोमिक साइटों की सीमा का विस्तार करना।
  • उच्च-विश्वसनीयता वाले कैस9 वेरिएंट विकसित करने का आधार जो ऑफ-टारगेट प्रभावों को कम करते हैं

पेटेंट:

NA

संभावित नवाचार विचार

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संबंधित विषय: पीएएम, प्रोटोस्पेस एडजसेंट मोटिफ, कैस9, स्व-पहचान, डीएनए लक्ष्यीकरण, जीन संपादन, एस. पायोजेन्स, ऑफ-टारगेट, जैव रसायन, एनजीजी।

ऐतिहासिक संदर्भ

प्रोटोस्पेसर एडजसेंट मोटिफ (पीएएम)

1990
1997
2000
2008
1990
1990
1997
2000

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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