Ključna razlika između CRISPR-a i restrikcijskih enzima je u tome što je CRISPR prirodni prokariotski imunološki odbrambeni mehanizam koji se nedavno koristio za uređivanje i modifikaciju eukariotskih gena, dok su restrikcijski enzimi biološke makaze koje cijepaju molekule DNK na manje tvari.
Uređivanje genoma i modifikacija gena su zanimljiva i inovativna polja u genetici i molekularnoj biologiji. Studije genske terapije naširoko koriste modifikaciju gena. Štaviše, modifikacija gena je korisna u identifikaciji svojstava gena, funkcionalnosti gena i kako mutacije u genu mogu uticati na njegovu funkciju. Važno je izvući efikasne i pouzdane načine za precizne, ciljane promjene genoma živih ćelija. CRISPR i restrikcijski enzimi igraju ključnu ulogu u modifikacijama gena. CRISPR modifikuje gene sa velikom preciznošću. Restrikcijski enzimi rade kao biološke makaze koje cijepaju molekule DNK na manje tvari.
Šta je CRISPR?
CRISPR sistem je prirodni mehanizam prisutan u nekim bakterijama uključujući E. coli i Archea. To je adaptivna imunološka zaštita od stranih invazija zasnovanih na DNK. Štaviše, to je mehanizam specifičan za sekvencu. CRISPR sistem sadrži nekoliko elemenata ponavljanja DNK. Ovi elementi su isprepleteni kratkim "spacer" sekvencama koje potiču od strane DNK i više Cas gena. Neki od Cas gena su nukleaze. Dakle, kompletan imuni sistem se naziva CRISPR/Cas sistem.
CRISPR/Cas sistem funkcionira u četiri koraka:
- Sistem genetski povezuje invazivne segmente DNK faga i plazmida (razmaknice) u CRISPR lokuse (koji se naziva korak akvizicije razmaknice).
- crRNA korak sazrevanja – Domaćin transkribira i obrađuje CRISPR lokuse da bi stvorio zrelu CRISPR RNK (crRNA) koja sadrži i CRISPR ponavljajuće elemente i integrirani razmaknički element.
- crRNA detektuje homologne DNK sekvence komplementarnim uparivanjem baza. Ovo je važno kada je prisutna infekcija i prisutan infektivni agens.
- Korak ciljne interferencije – crRNA detektuje stranu DNK, formira kompleks sa stranom DNK i štiti domaćina od strane DNK.
Trenutno se CRISPR/Cas9 sistem koristi za izmjenu ili modificiranje genoma sisara putem potiskivanja transkripcije ili aktivacije. Ćelije sisara mogu odgovoriti na CRISPR/Cas9 posredovane prekide DNK usvajanjem mehanizma popravke. To se može izvesti korištenjem metode nehomolognog spajanja krajeva (NHEJ) ili popravke usmjerene na homologiju (HDR). Oba ova mehanizma popravke odvijaju se uvođenjem dvolančanih prekida. Ovo rezultira uređivanjem gena sisara. NHEJ može dovesti do ablacije genskih mutacija i može se koristiti za stvaranje efekata gubitka funkcije. HDR se može koristiti za uvođenje specifičnih tačkastih mutacija ili uvođenje DNK segmenata različite dužine. Trenutno se CRISPR/Cas sistem koristi u oblastima terapeutskih, biomedicinskih, poljoprivrednih i istraživačkih aplikacija.
Šta su restrikcijski enzimi?
Restrikcioni enzim, koji se češće naziva restrikcijska endonukleaza, ima sposobnost da cijepa DNK molekule u male fragmente. Proces cijepanja se događa u blizini ili na posebnom mjestu prepoznavanja molekule DNK zvanom restrikcijsko mjesto. Mjesto za prepoznavanje se obično sastoji od 4-8 parova baza. Ovisno o mjestu cijepanja, restrikcijski enzimi mogu biti četiri (04) različita tipa: Tip I, Tip II, Tip III i Tip IV. Osim mjesta cijepanja, faktori kao što su sastav, potreba za kofaktorima i stanje ciljne sekvence uzimaju se u obzir kada se diferenciraju restrikcijski enzimi u četiri grupe.
Tokom cijepanja molekula DNK, mjesto cijepanja može biti ili na samom restrikcijskom mjestu ili na udaljenosti od restriktivnog mjesta. Restrikcijski enzimi stvaraju dva reza kroz svaki od šećerno-fosfatnih okosnica u dvostrukoj spirali DNK.
Slika 02: Restrikcioni enzimi
Restrikcioni enzimi se uglavnom nalaze u Achaea i bakterijama. Oni koriste ove enzime kao odbrambeni mehanizam protiv napada virusa. Restrikcijski enzimi cijepaju stranu (patogenu) DNK, ali ne i vlastitu DNK. Njihova vlastita DNK je zaštićena enzimom poznatim kao metiltransferaza, koji vrši modifikacije u DNK domaćina i sprječava cijepanje.
Restrikcioni enzim tipa I posjeduje mjesto cijepanja koje je udaljeno od mjesta prepoznavanja. Za funkcioniranje enzima potrebni su ATP i protein S-adenozil-L-metionin. Smatra se da je restrikcijski enzim tipa I multifunkcionalan zbog prisustva aktivnosti restrikcije i metilaze. Restrikcioni enzimi tipa II cijepaju se unutar samog mjesta prepoznavanja ili na bližoj udaljenosti od njega. Za svoju funkciju potreban mu je samo magnezij (Mg). Restrikcioni enzimi tipa II imaju samo jednu funkciju i nezavisni su od metilaze.
Koje su sličnosti između CRISPR-a i restrikcijskih enzima?
- CRISPR i restrikcijski enzimi su važni alati u modifikaciji gena.
- Dio CRISPR-a ili Cas9 i restrikcijski enzimi su endonukleaze.
- Oba mogu prepoznati karakteristične sekvence DNK i cijepati DNK.
- Prisutni su u bakterijama i arhejama.
- I CRISPR i restrikcijski enzimi su specifični za sekvencu.
Koja je razlika između CRISPR-a i restrikcijskih enzima?
CRISPR-Cas sistem je prokariotski imuni sistem koji daje otpornost na strane genetske elemente. S druge strane, restrikcijski enzimi su endonukleaze koje prepoznaju specifičnu sekvencu nukleotida i proizvode dvolančani rez u DNK. Dakle, ovo je ključna razlika između CRISPR-a i restrikcijskih enzima.
Štaviše, CRISPR- omogućava izuzetno precizne rezove. U poređenju s tim, cijepanje restrikcijskih enzima je manje precizno. Nadalje, CRISPR je napredna tehnika dok su restrikcijski enzimi primitivni.
Infografika ispod sažima razliku između CRISPR-a i restrikcijskih enzima.
Sažetak – CRISPR vs restrikcijski enzimi
CRISPR i restrikcijski enzimi su dvije vrste tehnika koje se koriste u modifikaciji gena. CRISPR je adaptivna imunološka zaštita koja se provodi u nekim bakterijama protiv stranih invazija DNK. To je prirodni odbrambeni mehanizam. Nasuprot tome, restrikcijski enzimi su endonukleaze koje cijepaju dvolančanu DNK. I CRISPR i restrikcijski enzimi su u stanju rezati DNK na male segmente. Međutim, oba su specifična za sekvencu. U poređenju sa CRISPR-om, restrikcijski enzimi su primitivni. CRISPR omogućava izuzetno precizne rezove od restrikcijskih enzima. Dakle, ovo je sažetak razlike između CRISPR-a i restrikcijskih enzima.
