Nøkkelforskjellen mellom CRISPR og restriksjonsenzymer er at CRISPR er en naturlig forekommende prokaryot immunforsvarsmekanisme som nylig har blitt brukt til eukaryotisk genredigering og modifikasjon, mens restriksjonsenzymer er biologiske sakser som sp alter DNA-molekyler til mindre stoffer.
Genomredigering og genmodifisering er interessante og innovative felt innen genetikk og molekylærbiologi. Genterapistudier bruker mye genmodifikasjon. Videre er genmodifikasjon nyttig for å identifisere egenskapene til genet, funksjonaliteten til genet og hvordan mutasjoner i genet kan påvirke dets funksjon. Det er viktig å utlede effektive og pålitelige måter å gjøre presise, målrettede endringer i genomet til levende celler. CRISPR og restriksjonsenzymer spiller nøkkelroller i genmodifikasjoner. CRISPR modifiserer gener med høy presisjon. Restriksjonsenzymer fungerer som biologiske sakser som sp alter DNA-molekyler til mindre stoffer.
Hva er CRISPR?
CRISPR-systemet er en naturlig mekanisme som finnes i noen bakterier, inkludert E. coli og Archea. Det er en adaptiv immunbeskyttelse mot fremmede DNA-baserte invasjoner. Dessuten er det en sekvensspesifikk mekanisme. CRISPR-systemet inneholder flere DNA-gjentakende elementer. Disse elementene er ispedd korte "spacer"-sekvenser avledet fra fremmed DNA og flere Cas-gener. Noen av Cas-genene er nukleaser. Dermed blir hele immunsystemet referert til som CRISPR/Cas-systemet.
CRISPR/Cas-systemet fungerer i fire trinn:
- Systemet som genetisk tjorer invaderende fag- og plasmid-DNA-segmenter (spacere) inn i CRISPR-loci (k alt spacer-anskaffelsestrinnet).
- crRNA-modningstrinn – Verten transkriberer og behandler CRISPR-loci for å generere modent CRISPR-RNA (crRNA) som inneholder både CRISPR-repetisjonselementer og det integrerte spacer-elementet.
- CrRNA oppdager homologe DNA-sekvenser ved komplementær baseparing. Dette er viktig når en infeksjon er tilstede og et smittestoff er tilstede.
- Trinn for målinterferens – crRNA oppdager fremmed DNA, danner et kompleks med det fremmede DNAet og beskytter verten mot det fremmede DNA.
For tiden brukes CRISPR/Cas9-systemet til å endre eller modifisere pattedyrgenomet ved enten transkripsjonsundertrykkelse eller aktivering. Pattedyrcellene kan reagere på CRISPR/Cas9-medierte DNA-brudd ved å ta i bruk reparasjonsmekanismer. Det kan enten gjøres ved hjelp av ikke-homolog endesammenføyningsmetode (NHEJ) eller homologi-rettet reparasjon (HDR). Begge disse reparasjonsmekanismene finner sted ved å introdusere dobbelttrådede brudd. Dette resulterer i pattedyrgenredigering. NHEJ kan føre til ablasjon av genmutasjoner og kan brukes til å skape tap av funksjonseffekter. HDR kan brukes for å introdusere spesifikke punktmutasjoner eller introdusere DNA-segmenter av varierende lengde. For tiden brukes CRISPR/Cas-systemet innen terapeutiske, biomedisinske, landbruks- og forskningsapplikasjoner.
Hva er restriksjonsenzymer?
Et restriksjonsenzym, oftere referert til som en restriksjonsendonuklease, har evnen til å sp alte DNA-molekyler til små fragmenter. Sp altningsprosessen skjer nær eller ved et spesielt gjenkjennelsessted for DNA-molekylet k alt et restriksjonssted. Et gjenkjenningssted er typisk sammensatt av 4-8 basepar. Avhengig av sp altningsstedet kan restriksjonsenzymer være av fire (04) forskjellige typer: Type I, Type II, Type III og Type IV. Annet enn sp altningsstedet, tas faktorer som sammensetning, krav til kofaktorer og tilstanden til målsekvensen i betraktning når restriksjonsenzymer differensieres i fire grupper.
Under sp altningen av DNA-molekyler kan sp altningsstedet enten være på selve restriksjonsstedet eller i en avstand fra restriksjonsstedet. Restriksjonsenzymer lager to snitt gjennom hver av sukker-fosfat-ryggraden i den doble helixen av DNA.
Figur 02: Restriksjonsenzymer
Restriksjonsenzymer finnes hovedsakelig i Achaea og bakterier. De bruker disse enzymene som en forsvarsmekanisme mot de invaderende virusene. Restriksjonsenzymene sp alter det fremmede (patogene) DNA, men ikke sitt eget DNA. Deres eget DNA er beskyttet av et enzym kjent som metyltransferase, som gjør modifikasjoner i verts-DNA og forhindrer sp altning.
Type I restriksjonsenzym har et sp altningssted som er borte fra gjenkjennelsesstedet. Funksjon av enzymet krever ATP og proteinet S-adenosyl-L-metionin. Type I restriksjonsenzym anses å være multifunksjonelt på grunn av tilstedeværelsen av både restriksjons- og metylaseaktiviteter. Type II restriksjonsenzymer sp altes innenfor selve gjenkjennelsesstedet eller i nærmere avstand til det. Det krever bare magnesium (Mg) for sin funksjon. Type II restriksjonsenzymer har bare én funksjon og er uavhengige av metylase.
Hva er likhetene mellom CRISPR og restriksjonsenzymer?
- CRISPR og restriksjonsenzymer er viktige verktøy i genmodifisering.
- En del av CRISPR eller Cas9 og restriksjonsenzymer er endonukleaser.
- Begge kan gjenkjenne karakteristiske DNA-sekvenser og sp alte DNA.
- De finnes i bakterier og arkea.
- Både CRISPR- og restriksjonsenzymer er sekvensspesifikke.
Hva er forskjellen mellom CRISPR og restriksjonsenzymer?
CRISPR-Cas-systemet er et prokaryot immunsystem som gir motstand mot fremmede genetiske elementer. På den annen side er restriksjonsenzymer endonukleaser som gjenkjenner en spesifikk sekvens av nukleotider og produserer et dobbelttrådet kutt i DNA. Så dette er hovedforskjellen mellom CRISPR og restriksjonsenzymer.
I tillegg tillater CRISPR- ekstremt presise kutt. Sammenlignet med det er restriksjonsenzymsp alting mindre presis. Videre er CRISPR en avansert teknikk mens restriksjonsenzymer er primitive.
Infografikken nedenfor oppsummerer forskjellen mellom CRISPR og restriksjonsenzymer.
Sammendrag – CRISPR vs Restriction Enzymes
CRISPR og restriksjonsenzymer er to typer teknikker som brukes i genmodifisering. CRISPR er adaptiv immunbeskyttelse utført i enkelte bakterier mot fremmed DNA-baserte invasjoner. Det er en naturlig forsvarsmekanisme. I motsetning til dette er restriksjonsenzymer endonukleaser som sp alter dobbelttrådet DNA. Både CRISPR og restriksjonsenzymer er i stand til å kutte DNA i små segmenter. Begge er imidlertid sekvensspesifikke. Sammenlignet med CRISPR er restriksjonsenzymer primitive. CRISPR tillater ekstremt presise kutt enn restriksjonsenzymer. Så dette er sammendraget av forskjellen mellom CRISPR og restriksjonsenzymer.
