Diferența cheie dintre CRISPR și enzimele de restricție este că CRISPR este un mecanism de apărare imună procariotă care apare în mod natural, care a fost utilizat recent pentru editarea și modificarea genelor eucariote, în timp ce enzimele de restricție sunt foarfece biologice care scindează moleculele de ADN în substanțe mai mici.
Editarea genomului și modificarea genelor sunt domenii interesante și inovatoare în genetică și biologie moleculară. Studiile de terapie genetică folosesc pe scară largă modificarea genelor. Mai mult, modificarea genei este utilă în identificarea proprietăților genei, a funcționalității genei și a modului în care mutațiile din genă ar putea afecta funcția acesteia. Este important să se obțină modalități eficiente și fiabile de a face modificări precise și direcționate ale genomului celulelor vii. CRISPR și enzimele de restricție joacă un rol cheie în modificările genelor. CRISPR modifică genele cu mare precizie. Enzimele de restricție funcționează ca foarfece biologice care scindează moleculele de ADN în substanțe mai mici.
Ce este CRISPR?
Sistemul CRISPR este un mecanism natural prezent în unele bacterii, inclusiv E. coli și Archea. Este o protecție imunitară adaptivă împotriva invaziilor străine bazate pe ADN. În plus, este un mecanism specific secvenței. Sistemul CRISPR conține mai multe elemente repetate ADN. Aceste elemente sunt intercalate cu secvențe scurte „spacer” derivate din ADN străin și mai multe gene Cas. Unele dintre genele Cas sunt nucleaze. Astfel, sistemul imunitar complet este denumit sistemul CRISPR/Cas.
Sistemul CRISPR/Cas funcționează în patru pași:
- Sistemul care leagă genetic segmentele de ADN de fagi și plasmide invadatoare (distanțieri) în loci CRISPR (numit pasul de achiziție a distanțierului).
- Etapa de maturare crRNA – Gazda transcrie și procesează loci CRISPR pentru a genera ARN CRISPR matur (crRNA) care conține atât elemente repetate CRISPR, cât și elementul distanțier integrat.
- ARNcr detectează secvențe de ADN omoloage prin împerecherea de baze complementare. Acest lucru este important atunci când este prezentă o infecție și este prezent un agent infecțios.
- Etapa de interferență țintă – crRNA detectează ADN-ul străin, formează un complex cu ADN-ul străin și protejează gazda împotriva ADN-ului străin.
În prezent, sistemul CRISPR/Cas9 este utilizat pentru a modifica sau modifica genomul mamiferului fie prin reprimarea transcripției, fie prin activare. Celulele de mamifere pot răspunde la rupturile ADN-ului mediate de CRISPR/Cas9 prin adoptarea unui mecanism de reparare. Poate fi realizat fie folosind metoda de îmbinare a capătului non-omologă (NHEJ), fie repararea direcționată la omologie (HDR). Ambele mecanisme de reparare au loc prin introducerea de ruperi dublu catenare. Acest lucru are ca rezultat editarea genelor de mamifere. NHEJ poate duce la ablația mutațiilor genelor și poate fi folosit pentru a crea o pierdere a efectelor funcției. HDR poate fi utilizat pentru introducerea de mutații punctuale specifice sau pentru introducerea de segmente de ADN de lungime variabilă. În prezent, sistemul CRISPR/ Cas este utilizat în domeniile aplicațiilor terapeutice, biomedicale, agricole și de cercetare.
Ce sunt enzimele de restricție?
O enzimă de restricție, denumită mai frecvent endonuclează de restricție, are capacitatea de a scinda moleculele de ADN în fragmente mici. Procesul de scindare are loc în apropierea sau la un loc special de recunoaștere a moleculei de ADN numit loc de restricție. Un loc de recunoaștere este de obicei compus din 4-8 perechi de baze. În funcție de locul de clivaj, enzimele de restricție pot fi de patru (04) tipuri diferite: Tip I, Tip II, Tip III și Tip IV. În afară de locul de clivaj, factori cum ar fi compoziția, cerințele de cofactori și starea secvenței țintă sunt luați în considerare atunci când se diferențiază enzimele de restricție în patru grupuri.
În timpul clivajului moleculelor de ADN, locul de scindare poate fi fie la locul de restricție propriu-zis, fie la o distanță de locul de restricție. Enzimele de restricție creează două incizii prin fiecare coloană vertebrală zahăr-fosfat din dubla spirală a ADN-ului.
Figura 02: Enzime de restricție
Enzimele de restricție se găsesc în principal în Achaea și bacterii. Ei folosesc aceste enzime ca mecanism de apărare împotriva virusurilor invadatoare. Enzimele de restricție scindează ADN-ul străin (patogen), dar nu și propriul lor ADN. Propriul lor ADN este protejat de o enzimă cunoscută sub numele de metiltransferază, care face modificări în ADN-ul gazdei și previne scindarea.
Enzima de restricție de tip I posedă un loc de scindare care este departe de locul de recunoaștere. Funcționarea enzimei necesită ATP și proteina S-adenosil-L-metionină. Enzima de restricție de tip I este considerată a fi multifuncțională datorită prezenței atât a activităților de restricție, cât și a metilazei. Enzimele de restricție de tip II se scindează în locul de recunoaștere în sine sau la o distanță mai apropiată de acesta. Are nevoie doar de magneziu (Mg) pentru funcționarea sa. Enzimele de restricție de tip II au o singură funcție și sunt independente de metilază.
Care sunt asemănările dintre CRISPR și enzimele de restricție?
- CRISPR și enzimele de restricție sunt instrumente importante în modificarea genelor.
- Parte din CRISPR sau Cas9 și enzimele de restricție sunt endonucleaze.
- Ambele pot recunoaște secvențe ADN caracteristice și pot scinda ADN-ul.
- Sunt prezente în bacterii și arhee.
- Atât CRISPR, cât și enzimele de restricție sunt specifice secvenței.
Care este diferența dintre CRISPR și enzimele de restricție?
Sistemul CRISPR-Cas este un sistem imunitar procariot care conferă rezistență la elementele genetice străine. Pe de altă parte, enzimele de restricție sunt endonucleaze care recunosc o secvență specifică de nucleotide și produc o tăietură dublu catenară în ADN. Deci, aceasta este diferența cheie dintre CRISPR și enzimele de restricție.
În plus, CRISPR- permite tăieturi extrem de precise. În comparație cu aceasta, scindarea enzimei de restricție este mai puțin precisă. În plus, CRISPR este o tehnică avansată, în timp ce enzimele de restricție sunt primitive.
Infografia de mai jos rezumă diferența dintre CRISPR și enzimele de restricție.
Rezumat – CRISPR vs enzime de restricție
CRISPR și enzimele de restricție sunt două tipuri de tehnici utilizate în modificarea genelor. CRISPR este o protecție imunitară adaptivă executată în unele bacterii împotriva invaziilor bazate pe ADN străin. Este un mecanism natural de apărare. În schimb, enzimele de restricție sunt endonucleaze care scindează ADN-ul dublu catenar. Atât CRISPR, cât și enzimele de restricție sunt capabile să taie ADN-ul în segmente mici. Cu toate acestea, ambele sunt specifice secvenței. În comparație cu CRISPR, enzimele de restricție sunt primitive. CRISPR permite tăieturi extrem de precise decât enzimele de restricție. Deci, acesta este rezumatul diferenței dintre CRISPR și enzimele de restricție.
