CRISPR e Bioinformática

Introdução

CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) é um sistema de defesa adaptativo encontrado em bactérias e arqueias.

Esse sistema foi adaptado como ferramenta de edição genética capaz de modificar o DNA de organismos com alta precisão.

A bioinformática desempenha papel essencial no design de guias RNA, análise de off-target e interpretação de experimentos CRISPR.

História

Componentes do Sistema CRISPR

• Cas proteins — enzimas que cortam o DNA
• crRNA — RNA que reconhece a sequência alvo
• tracrRNA — RNA auxiliar
• gRNA — RNA guia combinado usado em edição genética
• PAM — sequência necessária para reconhecimento pela Cas

Tipos de Sistemas CRISPR

Mecanismo de Edição

Design do gRNA
 ↓
Complexo Cas9-gRNA
 ↓
Reconhecimento da sequência alvo
 ↓
Corte do DNA
 ↓
Reparo do DNA

• NHEJ — reparo não homólogo
• HDR — reparo dirigido por homologia

Design de gRNA

O design de guias RNA é uma etapa crítica em experimentos CRISPR.

• Eficiência de corte
• Especificidade
• Presença de sequência PAM
• Minimização de off-targets

Predição de Off-target

Off-targets são cortes indesejados em regiões do genoma semelhantes à sequência alvo.

• CRISPOR
• Cas-OFFinder
• GuideScan

Pipeline Bioinformático

Seleção do gene alvo
 ↓
Design de gRNA
 ↓
Análise de off-target
 ↓
Edição genética
 ↓
Sequenciamento
 ↓
Análise de variantes

Ferramentas Bioinformáticas

Bancos de Dados

Análise de Resultados

• TIDE
• CRISPResso
• ICE analysis

Aplicações Científicas

• Terapia gênica
• Correção de mutações genéticas
• Engenharia de plantas
• Pesquisa biomédica
• Desenvolvimento de modelos animais

Recursos e Documentação

• CRISPOR — https://crispor.tefor.net
• CHOPCHOP — https://chopchop.cbu.uib.no
• Addgene — https://www.addgene.org
• Benchling — https://www.benchling.com