Cas9 ist ein Enzym, das eine zentrale Rolle im CRISPR-Cas9-System spielt, einem Werkzeug für die gezielte Genomeditierung. Hier ist eine vereinfachte Erklärung der Funktionsweise von Cas9: 1. **Erkennung und Bindung**: Cas9 wird von einer kurzen RNA-Sequenz, der sogenannten guide RNA (gRNA), geleitet. Diese gRNA ist komplementär zu einer spezifischen DNA-Sequenz im Zielgenom. Die gRNA bindet an Cas9 und führt das Enzym zur Ziel-DNA. 2. **DNA-Bindung**: Sobald die gRNA die komplementäre DNA-Sequenz im Genom findet, bindet Cas9 an diese Stelle. Dies geschieht durch die Erkennung einer kurzen DNA-Sequenz, die als Protospacer Adjacent Motif (PAM) bekannt ist und sich in unmittelbarer Nähe der Zielsequenz befindet. 3. **DNA-Schneiden**: Cas9 schneidet die DNA an der Zielstelle, indem es beide Stränge der DNA-Doppelhelix durchtrennt. Dieser Schnitt erzeugt einen Doppelstrangbruch (DSB). 4. **Reparatur des Bruchs**: Nach dem Schnitt kann die Zelle den Doppelstrangbruch auf verschiedene Weisen reparieren. Zwei häufige Mechanismen sind: - **Nicht-homologe End-zu-End-Verknüpfung (NHEJ)**: Dies ist ein schneller, aber fehleranfälliger Reparaturprozess, der oft zu kleinen Insertionen oder Deletionen (Indels) führt, die das Gen funktionsunfähig machen können. - **Homologe Rekombination (HDR)**: Dies ist ein präziserer Reparaturmechanismus, der eine homologe DNA-Vorlage verwendet, um den Bruch zu reparieren. Diese Methode kann genutzt werden, um spezifische Änderungen in das Genom einzuführen, wenn eine geeignete DNA-Vorlage bereitgestellt wird. Durch diese Mechanismen ermöglicht Cas9 gezielte Veränderungen im Genom, was es zu einem mächtigen Werkzeug für die Genomeditierung in der Forschung und potenziell in der Medizin macht.