Kluczowa różnica – CRISPR vs RNAi
Edycja i modyfikacja genomu to nowe dziedziny zainteresowań genetyki i biologii molekularnej. Modyfikacja genów ma szerokie zastosowanie w badaniach nad terapią genową i jest również wykorzystywana do identyfikacji właściwości genu, funkcjonalności genu oraz tego, jak mutacje w genie mogą wpływać na jego funkcję. Ważne jest opracowanie skutecznych i niezawodnych sposobów dokonywania precyzyjnych, ukierunkowanych zmian w genomie żywych komórek. Techniki takie jak CRISPR i RNAi są wykorzystywane do modyfikowania genów z dużą precyzją. CRISPR lub Clustered Regular Interspaced Short Palindromic Repeats to naturalnie występujący prokariotyczny mechanizm obrony immunologicznej, który został ostatnio wykorzystany do edycji i modyfikacji genów eukariotycznych. Interferencja RNAi lub RNA to specyficzna dla sekwencji metoda wyciszania genów poprzez wprowadzenie małego dwuniciowego RNA, który pośredniczy w kwasach nukleinowych i reguluje ekspresję genów. To jest kluczowa różnica między CRISPR a RNAi.
Co to jest CRISPR?
System CRISPR to naturalny mechanizm obecny w niektórych bakteriach, w tym E. coli i archea. Jest to adaptacyjna ochrona immunologiczna przed inwazjami obcego DNA. Jest to mechanizm specyficzny dla sekwencji. System CRISPR zawiera kilka powtarzających się elementów DNA. Elementy te są przeplatane krótkimi sekwencjami „przerywników” pochodzącymi z obcego DNA i wielu genów Cas. Niektóre z genów Cas to nukleazy. Tak więc cały układ odpornościowy jest określany jako system CRISPR/Cas.
Rysunek 01: System CRISPR/CAS
System CRISPR/Cas działa w czterech krokach.
- System genetycznie łączy atakujące segmenty DNA faga i plazmidu (przerywniki) w loci CRISPR (tzw. etap pozyskiwania odstępnika).
- Etap dojrzewania crRNA – Gospodarz dokonuje transkrypcji i przetwarzania loci CRISPR w celu wygenerowania dojrzałego RNA CRISPR (crRNA) zawierającego zarówno elementy powtórzeń CRISPR, jak i zintegrowane elementy przerywnika.
- Wykrywanie crRNA – Jest to ułatwione przez komplementarne parowanie zasad. Jest to ważne w przypadku infekcji i czynnika zakaźnego.
- Etap interferencji celu – crRNA wykrywa obcy DNA, tworzy kompleks z obcym DNA i chroni gospodarza przed obcym DNA.
Obecnie system CRISPR/Cas jest używany do zmiany lub modyfikacji genomu ssaka poprzez represję transkrypcji lub aktywację. Komórki ssaków mogą reagować na pęknięcia DNA, w których pośredniczy CRISPR/Cas9, poprzez zastosowanie mechanizmu naprawczego. Można to zrobić stosując niehomologiczną metodę łączenia końców (NHEJ) lub naprawę ukierunkowaną na homologię (HDR). Oba te mechanizmy naprawcze odbywają się poprzez wprowadzenie dwuniciowych przerw. Powoduje to edycję genu ssaka. Dlatego obecnie system CRISPR/Cas jest wykorzystywany w zastosowaniach terapeutycznych, biomedycznych, rolniczych i badawczych.
Co to jest RNAi?
Interferencja RNA jest techniką za pośrednictwem dwuniciowego RNA, która jest stosowana do regulacji ekspresji genów. Głównym zaangażowanym związkiem są małe interferujące RNA (siRNA). SiRNA to specjalny rodzaj dwuniciowych RNA z nawisem 3 'z dwóch nukleotydów i grupą fosforanową 5'. Kompleks wyciszający indukowany przez RNA (RISC) powstaje podczas interferencji RNA, co prowadzi do degradacji genu związanego z siRNA.
Rysunek 02: RNAi
Procedura RNAi jest następująca.
- Dwuniciowy RNA zostanie przetworzony w cytoplazmie przez endorybonukleazę typu RNazy III o nazwie Dicer w celu wygenerowania siRNA o długości ~21 nukleotydów
- Transfer Dicer związanego siRNA do Argonauty za pomocą dwuniciowych białek wiążących RNA (dsRNABP).
- Wiązanie argonauty z jedną nitką dupleksu (nić prowadząca). To spowoduje przesunięcie drugiego pasma. W efekcie powstaje cały kompleks białko – RNA, który nazywa się RISC.
- Parowanie kompleksu RISC z jednoniciowym przewodnikiem RNA związanym z Argonautą.
- Parowanie homologicznego docelowego RNA z prowadzącym RNA.
- Aktywacja Argonauty powodująca degradację docelowego RNA
Jakie jest podobieństwo między CRISPR a RNAi?
Oba są używane jako narzędzia badawcze modyfikujące ekspresję genów
Jaka jest różnica między CRISPR a RNAi?
CRISPR kontra RNAi |
|
| CRISPR to mechanizm obrony immunologicznej, który był ostatnio używany do edycji i modyfikacji genów eukariotycznych. | RNAi to specyficzna dla sekwencji metoda wyciszania genów poprzez wprowadzenie małych dwuniciowych |
| Sekwencja kierowania | |
| Syntetyczny RNA (kierujący RNA) to sekwencja ukierunkowana CRISPR. | siRNA to sekwencja docelowa RNAi. |
| Skuteczność w tłumieniu genów | |
| Niski poziom CRISPR | Wysokie RNAi |
| Efekty | |
| Powalenie genów występuje w CRISPR. | Nokaut/wyciszanie występuje w RNAi. |
Podsumowanie – CRISPR vs RNAi
CRISPR lub zgrupowane, regularnie oddzielone krótkie powtórzenia palindromiczne to naturalnie występujący prokariotyczny mechanizm obrony immunologicznej, który był ostatnio używany do edycji i modyfikacji genów eukariotycznych. Interferencja RNAi lub RNA to specyficzna dla sekwencji metoda wyciszania genów poprzez wprowadzenie małego dwuniciowego RNA, które pośredniczy w kwasach nukleinowych i reguluje ekspresję genów. Można to uznać za podstawową różnicę między CRISPR a RNAi. Obie techniki, CRISPR/Cas i RNAi, są potężnymi narzędziami do manipulacji genami, chociaż CRISPR/Cas z pewnością przewyższa RNAi, ponieważ może być stosowany do indukowania zarówno insercji, jak i delecji. Swoistość jest również wysoka w systemie CRISPR/Cas.
Pobierz wersję PDF CRISPR kontra RNAi
Możesz pobrać wersję PDF tego artykułu i używać jej do celów offline zgodnie z notatką cytowania. Proszę pobrać wersję PDF tutaj Różnica między CRISPR a RNAi
