Den viktigaste skillnaden mellan CRISPR och restriktionsenzymer är att CRISPR är en naturligt förekommande prokaryot immunförsvarsmekanism som nyligen har använts för eukaryotisk genredigering och modifiering medan restriktionsenzymer är biologiska saxar som klyver DNA-molekyler till mindre ämnen.
Genomredigering och genmodifiering är intressanta och innovativa områden inom genetik och molekylärbiologi. Genterapistudier använder i stor utsträckning genmodifiering. Dessutom är genmodifiering användbar för att identifiera genens egenskaper, genens funktionalitet och hur mutationer i genen kan påverka dess funktion. Det är viktigt att ta fram effektiva och tillförlitliga sätt att göra exakta, riktade förändringar av genomet hos levande celler. CRISPR och restriktionsenzymer spelar nyckelroller i genmodifieringar. CRISPR modifierar gener med hög precision. Restriktionsenzymer fungerar som biologiska saxar som klyver DNA-molekyler till mindre ämnen.
Vad är CRISPR?
CRISPR-systemet är en naturlig mekanism som finns i vissa bakterier, inklusive E. coli och Archea. Det är ett adaptivt immunskydd mot främmande DNA-baserade invasioner. Dessutom är det en sekvensspecifik mekanism. CRISPR-systemet innehåller flera DNA-repeterande element. Dessa element är varvat med korta "spacer"-sekvenser härledda från främmande DNA och flera Cas-gener. Några av Cas-generna är nukleaser. Således kallas hela immunförsvaret för CRISPR/Cas-systemet.
CRISPR/Cas-systemet fungerar i fyra steg:
- Systemet som genetiskt binder invaderande fag- och plasmid-DNA-segment (spacers) till CRISPR-loci (kallas spacer-insamlingssteget).
- crRNA-mognadssteg – Värden transkriberar och bearbetar CRISPR-loci för att generera moget CRISPR-RNA (crRNA) som innehåller både CRISPR-upprepningselement och det integrerade spacerelementet.
- CrRNA:t detekterar homologa DNA-sekvenser genom komplementär basparning. Detta är viktigt när en infektion är närvarande och ett smittämne är närvarande.
- Målinterferenssteg – crRNA detekterar främmande DNA, bildar ett komplex med det främmande DNA:t och skyddar värden mot det främmande DNA:t.
För närvarande används CRISPR/Cas9-systemet för att förändra eller modifiera däggdjursgenomet genom antingen transkriptionsrepression eller aktivering. Däggdjurscellerna kan svara på CRISPR/Cas9-medierade DNA-avbrott genom att anta reparationsmekanismer. Det kan antingen göras med hjälp av icke-homolog ändfogningsmetod (NHEJ) eller homologiriktad reparation (HDR). Båda dessa reparationsmekanismer sker genom att införa dubbelsträngade avbrott. Detta resulterar i redigering av däggdjursgen. NHEJ kan leda till ablation av genmutationer och kan användas för att skapa en förlust av funktionseffekter. HDR kan användas för att introducera specifika punktmutationer eller för att introducera DNA-segment av varierande längd. För närvarande används CRISPR/Cas-systemet inom områdena terapeutiska, biomedicinska, jordbruks- och forskningsapplikationer.
Vad är restriktionsenzymer?
Ett restriktionsenzym, oftare kallat ett restriktionsendonukleas, har förmågan att klyva DNA-molekyler till små fragment. Klyvningsprocessen sker nära eller vid ett speciellt igenkänningsställe av DNA-molekylen som kallas ett restriktionsställe. En igenkänningsplats är vanligtvis sammansatt av 4-8 baspar. Beroende på platsen för klyvning kan restriktionsenzymer vara av fyra (04) olika typer: Typ I, Typ II, Typ III och Typ IV. Förutom platsen för klyvning, beaktas faktorer såsom sammansättning, krav på kofaktorer och målsekvensens tillstånd vid differentiering av restriktionsenzymer i fyra grupper.
Under klyvningen av DNA-molekyler kan klyvningsstället vara antingen vid själva restriktionsstället eller på ett avstånd från restriktionsstället. Restriktionsenzymer skapar två snitt genom var och en av socker-fosfatryggraden i den dubbla helixen av DNA.
Figur 02: Restriktionsenzymer
Restriktionsenzymer finns främst i Achaea och bakterier. De använder dessa enzymer som en försvarsmekanism mot de invaderande virusen. Restriktionsenzymerna klyver det främmande (patogena) DNA:t men inte sitt eget DNA. Deras eget DNA skyddas av ett enzym som kallas metyltransferas, som gör modifieringar i värdens DNA och förhindrar klyvning.
Typ I restriktionsenzym har ett klyvningsställe som är borta från igenkänningsstället. Enzymets funktion kräver ATP och proteinet S-adenosyl-L-metionin. Typ I restriktionsenzym anses vara multifunktionellt på grund av närvaron av både restriktions- och metylasaktiviteter. Restriktionsenzymer av typ II klyver inom själva igenkänningsstället eller på ett närmare avstånd till det. Den kräver bara magnesium (Mg) för sin funktion. Typ II restriktionsenzymer har bara en funktion och är oberoende av metylas.
Vilka är likheterna mellan CRISPR och restriktionsenzymer?
- CRISPR och restriktionsenzymer är viktiga verktyg vid genmodifiering.
- En del av CRISPR eller Cas9 och restriktionsenzymer är endonukleaser.
- Båda kan känna igen karakteristiska DNA-sekvenser och klyva DNA.
- De finns i bakterier och arkéer.
- Både CRISPR- och restriktionsenzymer är sekvensspecifika.
Vad är skillnaden mellan CRISPR och restriktionsenzymer?
CRISPR-Cas-systemet är ett prokaryotiskt immunsystem som ger resistens mot främmande genetiska element. Å andra sidan är restriktionsenzymer endonukleaser som känner igen en specifik sekvens av nukleotider och producerar ett dubbelsträngat snitt i DNA:t. Så detta är den viktigaste skillnaden mellan CRISPR och restriktionsenzymer.
Dessutom tillåter CRISPR- extremt exakta snitt. I jämförelse med det är restriktionsenzymklyvningen mindre exakt. Dessutom är CRISPR en avancerad teknik medan restriktionsenzymer är primitiva.
Nedan infographic sammanfattar skillnaden mellan CRISPR och restriktionsenzymer.
Sammanfattning – CRISPR vs Restriction Enzymes
CRISPR och restriktionsenzymer är två typer av tekniker som används vid genmodifiering. CRISPR är adaptivt immunskydd som utförs i vissa bakterier mot främmande DNA-baserade invasioner. Det är en naturlig försvarsmekanism. Däremot är restriktionsenzymer endonukleaser som klyver dubbelsträngat DNA. Både CRISPR och restriktionsenzymer kan skära DNA i små segment. Båda är dock sekvensspecifika. I jämförelse med CRISPR är restriktionsenzymer primitiva. CRISPR tillåter extremt exakta skärningar än restriktionsenzymer. Så det här är sammanfattningen av skillnaden mellan CRISPR och restriktionsenzymer.
