PAM-Sequenz
Die PAM-Sequenz – kurz für protospacer adjacent motif – ist ein zentrales Strukturelement bei der Anwendung von CRISPR-basierten Genomeditierungssystemen wie Cas9 oder Cas12a. Dabei handelt es sich um ein sehr kurzes, spezifisches DNA-Motiv (meist nur zwei bis sechs Basen lang), das in unmittelbarer Nähe zur Zielsequenz im Genom liegen muss, damit die Gen-Schere überhaupt aktiv wird. Ohne eine passende PAM-Sequenz erkennt das Enzym das Ziel nicht – der Schnitt unterbleibt.
Der biologische Ursprung der PAM-Sequenz liegt im natürlichen CRISPR-Abwehrsystem von Bakterien: Dort dient sie als Unterscheidungsmerkmal zwischen fremder DNA – etwa von Viren – und dem eigenen Genom. Die Gen-Schere, z. B. Cas9, schneidet nur DNA, wenn sie von einer passenden PAM flankiert wird. In gentechnischen Anwendungen wird dieser Mechanismus genutzt, um gezielt an bestimmten Stellen im Genom zu schneiden.
Je nach verwendetem CRISPR-System variiert die genaue Sequenzanforderung: Das verbreitete Cas9 aus Streptococcus pyogenes benötigt beispielsweise die PAM-Sequenz „NGG“ (wobei N für eine beliebige Base steht), während Cas12a die Sequenz „TTTV“ bevorzugt (V steht hier für A, C oder G). Neuere Enzymvarianten oder speziell entwickelte „PAM-flexible“ Cas9-Derivate können auch weitere oder seltenere Motive erkennen – was die Zahl möglicher Zielorte im Genom erheblich erhöht.
Die Verfügbarkeit einer passenden PAM-Sequenz ist somit ein entscheidender Faktor bei der Planung von CRISPR-Experimenten. Sie bestimmt, ob ein bestimmtes Gen oder ein Abschnitt davon überhaupt mit dem gewählten System bearbeitet werden kann. Entsprechend wird die gezielte Auswahl oder Entwicklung von Enzymen mit alternativen PAM-Präferenzen in der Forschung stetig vorangetrieben, um die Flexibilität und Reichweite der Genomeditierung zu erweitern.