CRISPR-Cas / CRISPR  Cas9 [Ein Verfahren des Genom-editing] - [Biologie, Gentechnik, Oberstufe]
TeacherToby
https://www.youtube.com/watch?v=6Fc4ajA7ft8

Transkript (automatisch erstellt)

0:01 [Musik] in diesem Video wird es um die krispakast Technologie gehen mit Hilfe
0:12 derer sich spezifische Gene verändern oder inaktivieren lassen wenn man von chrisp Kass spricht ist häufig die Rede von einer molekularen genschere das ist
0:23 zwar eine eher umgangssprachliche Umschreibung die aber durchaus Berechtigung hat denn es drückt aus was diese Technologie kann
0:30 schneiden damit erlaubt dieses Verfahren eine gezielte Manipulation des Erbguts jedes einzelne gen kann theoretisch auf fast beliebige Weise geschnitten und
0:41 damit verändert werden einzelne DNA Nukleotide können ausgetauscht werden Teile des Gens gelöscht oder um neue Basensequenzen ergänzt werden ihr wisst
0:52 dass man unter Genen Abschnitte auf der DNA versteht in den die relevante Information für die Synthese eines Proteins
1:00 in einer ganz spezifischen Abfolge von DNA Basen vorliegt und diese Synthese erfolgt über den Prozess der Proteinbiosynthese bereits an dieser
1:10 Stelle kann man sich zurecht fragen welchen Nutzen das abschalten oder Verändern von bestimmten Genen haben soll zumal die Proteine die die Gene
1:17 codieren meist eine bedeutende Funktion in einem Organismus erfüllen ein Anwendungspotential der chrispkast Technologie ist es kausale Zusammenhänge
1:27 in der biologischen Forschung zu erklären bei beispielsweise die Funktion eines bestimmten Gens denn die Bedeutung eines Gens kann vor allem dann
1:36 nachvollzogen werden wenn es so verändert wird dass es seine spezifische Funktion nicht mehr erfüllen kann in der Biologie ist das ein äußerst bewährter
1:45 Forschungsansatz erst wenn man einen zu erforschenden Gegenstand manipuliert fällt auf welche Funktion von diesem eigentlich ausgeht aber auch in der
1:55 Gentherapie sowie der Pflanzenzüchtung verspricht man sich Revolution re Fortschritte wie später noch ersichtlich wird bei der chrispkast Technologie
2:05 macht man sich einen natürlich in der Natur vorkommenden Abwehrmechanismus von manchen Bakterien zu Nutze und armt diesen nach häufig assoziieren wir ein
2:14 Bakterium als ein Krankheitserreger und entsprechend wenig präsent ist für uns die Vorstellung dass natürlich auch Bakterien krank werden können Bakterien
2:23 können von Viren angegriffen werden und um sich vor entsprechenden Angriffen durch Viren zu schützen haben sie aus geklügelte Mechanismen entwickelt bei
2:31 der Hälfte aller Bakterien ist der krispkasmechanismus nachgewiesen worden Teile ihrer genomischen DNA also die Gesamtheit der DNA eines Organismus
2:42 stammen gar nicht von Ihnen selbst sondern von ihrem wird dem Virus die in ihre DNA integrierten Sequenzen ihrer Feinde Verleih der Bakterienzelle eine
2:53 Art Gedächtnis ein schlimmernes Gedächtnis das dann aktiv wird wenn man noch mal vom Feind angegriffen wird und welches die Bakterienzelle entsprechend
3:02 warnt schauen wir uns das mal ein bisschen genauer an bereits in den 1980er Jahren erkannten Forscher den seltsamen Aufbau
3:12 von DNA Sequenzen im Erbgut von Bakterien aus kurzen palendromischen Sequenzen Sequenzen deren spezifische Basenabfolge sich in beide Richtungen
3:24 der beiden DNA Einzelstränge gleich lesen lässt denkt beispielsweise an palindr Anna oder Otto die auch rückwärts gelesen immer noch Anna und
3:34 Otto sind entsprechend nannte man diese Sequenzen abgekürzt Krisper clustered regularly interspace short palendromic repeats häufig auftretende regelmäßig
3:46 unterbrochene kurze palindromwiederholung der Name verrätt uns zudem eine zweite Eigenschaft der krisp Sequenz die palendromischen
3:56 Sequenzen werden unterbrochen zwischen liegen ca 24 Basenpaare lange Sequenzen die als sogenannte Spacer bezeichnet werden dabei handelt es sich um DNA
4:09 Überreste von früher eingetrungenen Viren wenn ein Virus eine Bakterienzelle befällt werden Teile seines Erbguts in die Krisper Region des
4:20 bakteriengenoms als sogenannte Spacer eingebaut der aus einem DNA Fragment eines Virus bestehener Spacer ist also ein legt dafür dass dieses Virus einmal
4:31 die Bakterienzelle infiziert hat aber diese nicht zerstört hat und bei diesem Einbau helfen palendromische Sequenzen sie haben zwar in der Genetik keine
4:42 große Bedeutung weil sie sich nicht in ein funktionsfähiges Protein übersetzen lassen aber vielleicht habt ihr noch im Kopf dass DNA schneidende Proteine
4:51 häufig palindromabschnitte als erkennungssequenz Nutzen an den sie den DNA Doppelstrang schneiden und diesen
4:59 somit in zwei Fragmente zerleen Fragmente die wiederum nützlich sind um die fremde DNA des wirs einzuschleußen zum chrisper Bereich
5:08 zählt neben den palendrom und dem Spacer auch ein Promoter vielleicht habt ihr schon die Proteinbiosynthese im Unterricht behandelt dann wisst ihr dass
5:18 für den Start der Transkription als den ersten Teilschritt der Proteinbiosynthese ein Promoter eine spezifische DN Sequenz erforderlich ist
5:29 weil an dieser Sequenz die RNA polymerase binden kann und somit die Transkription in Gang setzt und die DNA in mna übersetzt dieser Fall tritt ein
5:40 wenn ein Virus eine Bakterienzelle befällt und seine spezifische DNA in das Bakterium injiziert diese DNA allerdings vom Bakterium durch eine entsprechende
5:51 Spacer Sequenz erkannt wird genau dieses Virus ist also quasi schon zur fandung ausgeschrieben und zwar mit dem im fnungsfoto das heißt der Spacer Sequenz
6:03 daraufhin wird die sequenzeinheit aus Krisper und Spacer in eine sogenannte Krisper RNA transkribiert an diese bindet eine
6:12 weitere kurze RNA die man als Tracer RNA bezeichnet man könnte an dieser Stelle darauf eingehen wie genau die Krisper RNA weiter modifiziert wird was
6:23 zumindest für den schulischen Kontext jedoch deutlich zu detailliert wäre wichtig für euch zu wissen sind zwei Dinge erstens kann die Spacer Sequenz
6:31 durch Basenpaarung an die virusdna binden weil diese zu einem Abschnitt des virusgenoms komplementär ist zweitens kann durch die Bindung des Komplexes von
6:43 crisper RNA und Tracer RNA dieser Komplex zugänglich gemacht werden für ein Protein namens cass9 wenn man es ganz genau nimmt reicht selbst das nicht
6:53 aus für die Bindung von K 9 an den Komplex erst wenn ein sogenannter PEM vorliegt ein aus drei Nukleotiden bestehender Abschnitt mit mindestens
7:03 zwei guaninbasen kann K9 binden die schädliche Virus DNA ist trotzdem immer noch in der Bakterienzelle lokalisiert sodass die Funktion des Proteins K 9 auf
7:15 der Hand liegt als sogenannte nuklease schneidet das Protein die Virus DNA in beiden strengngen sodass diese inaktiviert wird und so die Vermehrung
7:25 der Viren in der Zelle verhindert wird wie eingangs wähnt versprechen sich Forscher von diesem Verfahren revolutionäre Fortschritte in ganz
7:34 verschiedenen Bereichen wie z.B der Pflanzenzucht oder auch in der medizinischen Forschung bei der Bekämpfung von Krankheiten denn Forscher
7:41 können im Labor das chrispercass 9 System so umprogrammieren dass prinzipiell jede beliebige dn-sequenz geschnitten werden kann ein Beispiel aus
7:51 der Forschung eine Weizenernte kann zerstört werden wenn Weizen von mehltrau befallen wird es gibt geh das viele Weizensorten tragen und dessen
8:02 expression dazu beiträgt dass sich die Pflanze gegenüber der Krankheit nicht erwähren kann weil die Abwehr durch die Expression dieses Gens blockiert wird
8:12 wie hilfreich es doch wäre dieses Gen zu inaktivieren sodass der natürliche Abwehrmechanismus gegen den Befall von Mehltau zum Tragen kommt dafür braucht
8:22 man nur eine RNA die zur Zielregion des Gens komplementär ist und das Kass ne Enzym warum ist das eigentlich so dass das Zerschneiden eines Gens meist zu
8:33 dessen Inaktivierung führt schneidet das Kass ne Enzym das Gen der Weizensorte könnten natürliche Reparaturmechanismen in der Zelle diesen Schaden doch
8:43 eigentlich beheben das passiert zwar auch aber häufig erfolgt die Reparatur nicht fehlerfrei sodass sie wieder verknüpfte DNA Mutation enthält für die
8:53 Bekämpfung von Krankheiten noch viel interessanter ist die Tatsache dass man mit Hilfe von chrisbakas nicht nur Mutation erzeugen kann sondern sie auch
9:01 korrigieren kann z.B Mutationen die teilweise schwerwiegende Krankheiten hervorrufen beispielsweise konnten Forscher mit Hilfe der chrispkast
9:10 Technologie die Mutation die verantwortlich ist für die Ausbildung der Stoffwechselkrankheit mukovisidose in Zellen von betroffenen Patienten
9:19 korrigieren zwar führt diese Korrektur nicht zwangsläufig zur Heilung weil dafür das korrigierte Gen in ganz vielen Geweben funktionsfähig sein muss aber
9:30 prinzipiell wäre ein solcher Korrektureingriff auch während der frühen Embryonalentwicklung in den Keimbahnzellen möglich und das wiederum
9:39 würde zur Vermeidung solcher genkrankheiten führen ein solcher Eingriff in die menschliche Keimbahn wirft allerdings wiederum zahlreiche
9:47 ethische moralische und juristische Fragen und Bedenken auf in vielen Staaten wie auch in Deutschland ist eine Veränderung der menschlichen Keimbahn
9:56 bisher verboten [Musik] [Musik]