Die sleutelverskil tussen CRISPR en beperkingsensieme is dat CRISPR 'n natuurlik voorkomende prokariotiese immuunverdedigingsmeganisme is wat onlangs vir eukariotiese geenredigering en -modifikasie gebruik is, terwyl beperkingsensieme biologiese skêr is wat DNA-molekules in kleiner stowwe klief.
Genoomredigering en geenmodifikasie is interessante en innoverende velde in genetika en molekulêre biologie. Geenterapiestudies maak wyd gebruik van geenmodifikasie. Boonop is geenmodifikasie nuttig om die eienskappe van die geen, funksionaliteit van die geen te identifiseer en hoe mutasies in die geen die funksie daarvan kan beïnvloed. Dit is belangrik om doeltreffende en betroubare maniere af te lei om presiese, doelgerigte veranderinge aan die genoom van lewende selle te maak. CRISPR en beperkingsensieme speel sleutelrolle in geenmodifikasies. CRISPR verander gene met hoë presisie. Beperkingsensieme werk as biologiese skêr wat DNA-molekules in kleiner stowwe klief.
Wat is CRISPR?
Die CRISPR-stelsel is 'n natuurlike meganisme teenwoordig in sommige bakterieë, insluitend E. coli en Archea. Dit is 'n aanpasbare immuunbeskerming teen vreemde DNS-gebaseerde invalle. Boonop is dit 'n volgorde-spesifieke meganisme. Die CRISPR-stelsel bevat verskeie DNA-herhalingselemente. Hierdie elemente word afgewissel met kort "spasieer"-volgordes wat van vreemde DNA en veelvuldige Cas-gene afgelei is. Sommige van die Cas-gene is nukleases. Daar word dus na die volledige immuunstelsel verwys as die CRISPR/Cas-stelsel.
Die CRISPR/Cas-stelsel funksioneer in vier stappe:
- Die stelsel verbind indringer-faag- en plasmied-DNA-segmente (spasieers) geneties in CRISPR-lokusse (genoem die spasieerverkrygingstap).
- crRNA-rypwordingstap – Die gasheer transkribeer en verwerk CRISPR-lokusse om volwasse CRISPR-RNA (crRNA) te genereer wat beide CRISPR-herhalingselemente en die geïntegreerde spasieerderelement bevat.
- Die crRNA bespeur homoloë DNA-volgordes deur komplementêre basisparing. Dit is belangrik wanneer 'n infeksie teenwoordig is en 'n aansteeklike middel teenwoordig is.
- Teikeninterferensiestap – crRNA bespeur vreemde DNA, vorm 'n kompleks met die vreemde DNA en beskerm die gasheer teen die vreemde DNA.
Op die oomblik word die CRISPR/Cas9-stelsel gebruik om die soogdiergenoom te verander of te wysig deur óf transkripsie-onderdrukking óf aktivering. Die soogdierselle kan reageer op CRISPR/Cas9-gemedieerde DNA-breuke deur herstelmeganisme aan te neem. Dit kan óf gedoen word deur gebruik te maak van nie-homologe eindverbindingsmetode (NHEJ) óf homologiegerigte herstel (HDR). Albei hierdie herstelmeganismes vind plaas deur dubbelstrengige breuke in te stel. Dit lei tot redigering van soogdiere. NHEJ kan lei tot ablasie van geenmutasies en kan gebruik word om 'n verlies aan funksie-effekte te skep. HDR kan gebruik word vir die bekendstelling van spesifieke puntmutasies of die bekendstelling van DNA-segmente van verskillende lengtes. Tans word die CRISPR/Cas-stelsel gebruik in die velde van terapeutiese, biomediese, landbou- en navorsingstoepassings.
Wat is beperking-ensieme?
'n Resensie-ensiem, wat meer algemeen na verwys word as 'n restriksie-endonuklease, het die vermoë om DNA-molekules in klein fragmente te splits. Die splitsingsproses vind plaas naby of by 'n spesiale herkenningsplek van die DNA-molekule wat 'n beperkingsplek genoem word. 'n Herkenningsplek is tipies saamgestel uit 4-8 basispare. Afhangende van die plek van splitsing, kan beperkingsensieme van vier (04) verskillende tipes wees: Tipe I, Tipe II, Tipe III en Tipe IV. Anders as die plek van splitsing, word faktore soos samestelling, vereiste van ko-faktore en die toestand van die teikenvolgorde in ag geneem wanneer beperkingsensieme in vier groepe gedifferensieer word.
Tydens die splitsing van DNA-molekules kan die splitsingsplek óf by die beperkingsplek self óf op 'n afstand van die beperkingsplek wees. Beperkingsensieme skep twee insnydings deur elk van die suiker-fosfaat-ruggraat in die dubbelheliks van DNA.
Figuur 02: Beperkingsensieme
Beperkingsensieme word hoofsaaklik in Achaea en bakterieë aangetref. Hulle gebruik hierdie ensieme as 'n verdedigingsmeganisme teen die indringer virusse. Die beperkingsensieme klief die vreemde (patogene) DNA maar nie hul eie DNA nie. Hul eie DNA word beskerm deur 'n ensiem bekend as metieltransferase, wat veranderinge in die gasheer-DNS maak en splitsing voorkom.
Tipe I-beperkingsensiem beskik oor 'n splitsingsplek wat weg is van die herkenningsplek. Funksionering van die ensiem vereis ATP en die proteïen, S-adenosiel-L-metionien. Tipe I beperkingsensiem word as multifunksioneel beskou as gevolg van die teenwoordigheid van beide beperking en metielase aktiwiteite. Tipe II-restrictie-ensieme klief binne die herkenningsplek self of op 'n nader afstand daaraan. Dit benodig net magnesium (Mg) vir sy funksie. Tipe II-restrictie-ensieme het net een funksie en is onafhanklik van metielase.
Wat is die ooreenkomste tussen CRISPR en Restriction Enzymes?
- CRISPR en beperkingsensieme is belangrike hulpmiddels in geenmodifikasie.
- Deel van CRISPR of Cas9 en beperkingsensieme is endonukleases.
- Albei kan kenmerkende DNS-volgordes herken en DNS klief.
- Hulle is teenwoordig in bakterieë en archaea.
- Beide CRISPR- en beperkingsensieme is volgorde-spesifiek.
Wat is die verskil tussen CRISPR en Restriction Enzymes?
CRISPR-Cas-stelsel is 'n prokariotiese immuunstelsel wat weerstand teen vreemde genetiese elemente verleen. Aan die ander kant is beperkingsensieme endonukleases wat 'n spesifieke volgorde van nukleotiede herken en 'n dubbelstring-snit in die DNA produseer. Dit is dus die sleutelverskil tussen CRISPR en beperkingsensieme.
Boonop laat CRISPR- uiters presiese snitte toe. In vergelyking daarmee is restriksie-ensiemsplitsing minder akkuraat. Verder is CRISPR 'n gevorderde tegniek terwyl beperkingsensieme primitief is.
Infografika hieronder som die verskil tussen CRISPR en beperkingsensieme op.
Opsomming – CRISPR vs Beperkingsensieme
CRISPR en beperkingsensieme is twee tipes tegnieke wat in geenmodifikasie gebruik word. CRISPR is aanpasbare immuunbeskerming wat in sommige bakterieë uitgevoer word teen vreemde DNA-gebaseerde invalle. Dit is 'n natuurlike verdedigingsmeganisme. Daarteenoor is beperkingsensieme endonukleases wat dubbelstring-DNS klief. Beide CRISPR en beperkingsensieme is in staat om DNA in klein segmente te sny. Albei is egter volgorde-spesifiek. In vergelyking met CRISPR, is beperkingsensieme primitief. CRISPR laat uiters presiese snitte toe as beperkingsensieme. So, dit is die opsomming van die verskil tussen CRISPR en beperkingsensieme.
