Kluczowa różnica między ZFN TALEN i CRISPR polega na tym, że ZFN jest sztuczną techniką edycji genów opartą na nukleazach palca cynkowego składających się z domeny palca cynkowego i domeny endonukleazy Fok1. Tymczasem TALEN to sztuczna technika edycji genów oparta na białkach fuzyjnych składających się z bakteryjnego białka TALE i endonukleazy Fok1, a CRISPR to naturalny bakteryjny mechanizm obronny oparty na RNA, który jest napędzany przez dwa rodzaje RNA i powiązane białka Cas.
Narzędzia do edycji genów są oparte na skonstruowanych nukleazach składających się z domen wiążących specyficznie dla sekwencji i niespecyficznych modułów rozszczepiających DNA. ZFN, TALEN i CRISPR to trzy rodzaje technik edycji genów. ZEN i TALEN to systemy stworzone przez człowieka, natomiast CRISPR to system naturalny występujący w bakteriach. Wszystkie trzy systemy rozpoznają sekwencje i rozszczepiają docelowe DNA. Nukleazy palca cynkowego składają się z domeny palca cynkowego i endonukleazy Fok1. TALEN składają się z bakteryjnego białka TALE i endonukleazy Fok1. CRISPR składa się z dwóch RNA (trans-aktywujący crRNA i pojedynczy kierujący RNA).
Co to jest ZFN?
ZFN to narzędzie do edycji genów oparte na nukleazach palców cynkowych. Nukleazy palca cynkowego są nukleazami chimerycznymi złożonymi z domen wiążących DNA specyficznych względem sekwencji i niespecyficznych domen rozszczepiających DNA z endonukleazy restrykcyjnej FokI. Jest to sztuczna technologia edycji genomu, która umożliwia szeroki zakres modyfikacji genów poprzez wywoływanie pęknięć dwuniciowych w DNA.
Rysunek 01: ZFN
ZFN jest ważnym narzędziem podczas wprowadzania ukierunkowanych zmian w roślinach i kilku gatunkach upraw. Pozwala na wbudowanie w rośliny cennych cech. Co więcej, ZFN ma potencjał terapeutyczny, ponieważ jest w stanie przeprowadzić precyzyjną modyfikację genetyczną, aby skutecznie wyeliminować objawy.
Co to jest TALEN?
Nukleazy podobne do aktywatora transkrypcji (TALEN) to narzędzie do edycji genów oparte na chimerycznych nukleazach podobnych do ZFN. Jest to również sztuczna technologia edycji genomu. TALEN indukuje modyfikację genów poprzez indukcję dwuniciowych pęknięć w DNA. TALEN składają się z domen wiążących DNA specyficznych dla sekwencji, połączonych z niespecyficznym modułem rozszczepiania DNA. Dlatego posiada domeny rozszczepiające FokI i domeny wiążące DNA pochodzące z białek TALE.
Rysunek 02: TALEN
Białka TALE występują naturalnie w bakteryjnym rodzaju Xanthomonas. Białka te zawierają domeny wiążące DNA składające się z serii 33-35 domen powtórzonych aminokwasów. Jedną z głównych zalet TALEN w porównaniu z ZFN jest to, że specyficzność wiązania domeny wiążącej DNA może być zmieniona w TALEN poprzez modyfikacje 33-34 powtórzeń aminokwasowych.
Co to jest CRISPR?
CRISPR oznacza Clustered Regulatory Interspaced Short Palindromic Repeats. Jest to naturalny mechanizm obronny oparty na RNA realizowany w bakteriach. W rzeczywistości jest to mechanizm edycji genomu stosowany zwłaszcza przeciwko wirusom. Wirus lub obcy najeźdźca może aktywować ten system w bakteriach. CRISPR działa razem z białkiem związanym z CRISPR (Cas9).
CRISPR składa się z dwóch RNA: transaktywującego crRNA i pojedynczego kierującego RNA. Dlatego rozpoznawanie CRISPR zależy od obu tych RNA. Kiedy wirusowy DNA wchodzi do komórki bakteryjnej, locus CRISPR wytwarza kierujący RNA, który eskortuje białka Cas, aby dotrzeć do wirusowego DNA i związać się z nim oraz rozszczepić w określonym miejscu. Po przecięciu wirusowego DNA staje się on nieaktywny z powodu wyciszenia patogennego DNA. Dlatego system CRISPR wychwytuje, rozszczepia i dezaktywuje wirusy za pomocą białek Cas.
Rysunek 03: CRISPR/Cas9
CRISPR/Cas9 jest używany jako system edycji genomu. To nowa technologia. Ta technologia jest bardzo prosta, wydajna i opłacalna w porównaniu z innymi technikami edycji genomu. W porównaniu do ZFN i TALEN, system CRISPR/Cas9 jest skutecznym narzędziem w wywoływaniu docelowych zmian genomu.
Jakie są podobieństwa między ZFN TALEN a CRISPR?
- ZFN, TALEN i CRISPR to techniki edycji genów.
- Wszystkie trzy narzędzia będą obiecującymi technikami korygowania genetycznych przyczyn wielu chorób.
- Wykazują jednak ograniczenia w ukierunkowaniu, niedoskonałej specyficzności i ukierunkowaniu genowym.
- Wszystkie trzy systemy mogą powodować pęknięcia podwójnej nici.
Jaka jest różnica między ZFN TALEN a CRISPR?
ZFN jest techniką edycji genów opartą na nukleazach palców cynkowych, podczas gdy TALEN jest techniką edycji genów opartą na białkach fuzyjnych składających się z bakteryjnego białka TALE i endonukleazy Fok1, a CRISPR to naturalny bakteryjny mechanizm obronny oparty na przez dwa typy RNA i powiązane białka Cas. To jest więc kluczowa różnica między ZFN TALEN a CRISPR.
Poniższa infografika przedstawia różnice między ZFN TALEN i CRISPR w formie tabelarycznej do bezpośredniego porównania.
Podsumowanie – ZFN vs TALEN vs CRISPR
ZFN, TALEN i CRISPR to technologie edycji genów. CRISPR to najnowsza technologia, która wykazuje lepszą wydajność, wykonalność i wielozadaniowe zastosowanie kliniczne. Zarówno ZFN, jak i TALEN są sztucznymi narzędziami stworzonymi przez człowieka, podczas gdy CRISPR to mechanizm obronny bakterii. Zarówno ZFN, jak i TALEN są skonstruowanymi nukleazami. CRISPR składa się z dwóch typów RNA związanych z białkami Cas. Tak więc jest to podsumowanie różnicy między ZFN TALEN a CRISPR.
