Cas9

Cas9 ist ein Cas-Protein des Typ II CRISPR/Cas-Systems, das in der Interferenzphase des Immunitätsprozesses von Bakterien und Archaeen gegen Viren maßgeblich ist. Als Ribonukleoprotein bindet es an RNA (das crRNA:tracrRNA-Molekülpaar) und wird an die „richtige“ Stelle an der DNA gebracht . Es bildet sich somit ein Komplex aus Cas9, RNA und DNA.

Cas9 ist ein Multifunktionsprotein und kann DNA spezifisch schneiden (Endonuklease-Aktivität). Zwei Domänen sind besonders gut beschrieben worden: Die HNH-Domäne ist in der Lage, doppelsträngige Nukleinsäuren zu schneiden, und zwar das RNA:DNA-Hybrid zwischen crRNA und Target-DNA-Sequenz (Komplementärsequenz), während die RuvC-Domäne den ungepaarten DNA-Strang im Target-DNA angreift. Der Interferenzprozess hinterlässt einen Doppelstrangbruch in der DNA (Eng.: „double strand break“).

Es wurde gezeigt, dass Cas9 – obwohl das CRISPR/Cas-System nur in Prokaryoten vorkommt – auch in Eukaryoten wie z. B. Pilzen, Pflanzen, Tieren oder menschlichen Zellen funktionsfähig ist. Desweiteren kann eine künstlich hergestellte RNA das crRNA:tracrRNA-Molekülenpaar ersetzen; sie wird sgRNA (für „single guide“ RNA) oder chiRNA (für „chimärische“ RNA) genannt. Wenn ein Teil der sgRNA so gestaltet wird, dass er komplementär zu einer gewünschten DNA-Sequenz ist, kann die sgRNA das Cas9 zu der genannten DNA-Stelle bringen.

Diese Eigenschaften des CRISPR/Cas9-Systems machen es für das sogenannte Genome Editing sehr nützlich. Durch Modifikation des Cas9 ist es zudem möglich, die Nuklease-Aktivität von der HNH- oder der RuvC-Domäne (oder von beiden) abzuschalten, um weitere Ziele zu erreichen, wie zum Beispiel die CRISPRi.