CRISPR мен шектеу ферменттерінің арасындағы негізгі айырмашылық мынада: CRISPR табиғи түрде пайда болатын прокариоттық иммундық қорғаныс механизмі болып табылады, ол жақында эукариоттық гендерді редакциялау және модификациялау үшін қолданылған, ал рестрикциялық ферменттер ДНҚ молекулаларын кішірек заттарға бөлетін биологиялық қайшы.
Геномды өңдеу және генді модификациялау генетика мен молекулалық биологиядағы қызықты және инновациялық салалар. Гендік терапия зерттеулері гендік модификацияны кеңінен қолданады. Сонымен қатар, геннің модификациясы геннің қасиеттерін, геннің функционалдығын және гендегі мутациялардың оның қызметіне қалай әсер ететінін анықтауда пайдалы. Тірі жасушалардың геномына нақты, мақсатты өзгерістер енгізудің тиімді және сенімді әдістерін алу маңызды. CRISPR және шектеу ферменттері гендік модификацияда маңызды рөл атқарады. CRISPR гендерді жоғары дәлдікпен өзгертеді. Шектеу ферменттері ДНҚ молекулаларын кішірек заттарға бөлетін биологиялық қайшы ретінде жұмыс істейді.
CRISPR дегеніміз не?
CRISPR жүйесі кейбір бактерияларда, соның ішінде E. coli мен Archea-да болатын табиғи механизм болып табылады. Бұл ДНҚ негізіндегі бөгде инвазиялардан адаптивті иммундық қорғаныс. Оның үстіне, бұл жүйелілікке тән механизм. CRISPR жүйесінде бірнеше ДНҚ қайталанатын элементтер бар. Бұл элементтер бөтен ДНҚ-дан және бірнеше Cas генінен алынған қысқа «аралық» тізбектермен қиылысады. Cas гендерінің кейбірі нуклеазалар болып табылады. Осылайша, толық иммундық жүйе CRISPR/Cas жүйесі деп аталады.
CRISPR/Cas жүйесі төрт қадаммен жұмыс істейді:
- Инвактивті фаг пен плазмидті ДНҚ сегменттерін (аралық бөлшектерді) CRISPR локустарына генетикалық байланыстыратын жүйе (бөліктерді алу қадамы деп аталады).
- crRNA жетілу қадамы – хост CRISPR қайталау элементтері мен біріктірілген аралық элементі бар жетілген CRISPR РНҚ (crRNA) жасау үшін CRISPR локустарын транскрипциялайды және өңдейді.
- КрРНҚ гомологтық ДНҚ тізбегін қосымша негізді жұптастыру арқылы анықтайды. Бұл инфекция және инфекция қоздырғышы болған кезде маңызды.
- Нысаналы интерференция қадамы – crRNA бөгде ДНҚ-ны анықтайды, бөгде ДНҚ-мен кешен құрайды және хостты бөгде ДНҚ-дан қорғайды.
Қазіргі уақытта CRISPR/Cas9 жүйесі транскрипциялық репрессия немесе белсендіру арқылы сүтқоректілердің геномын өзгерту немесе өзгерту үшін пайдаланылады. Сүтқоректілердің жасушалары жөндеу механизмін қабылдау арқылы CRISPR/Cas9 делдалдық ДНҚ үзілістеріне жауап бере алады. Оны гомологты емес ұшты біріктіру әдісі (NHEJ) немесе гомологияға бағытталған жөндеу (HDR) арқылы жасауға болады. Бұл жөндеу механизмдерінің екеуі де қос тізбекті үзілістерді енгізу арқылы орын алады. Бұл сүтқоректілердің генін редакциялауға әкеледі. NHEJ гендік мутациялардың абляциясына әкелуі мүмкін және функция әсерлерінің жоғалуын жасау үшін қолданылуы мүмкін. HDR белгілі бір нүктелік мутацияларды енгізу немесе әртүрлі ұзындықтағы ДНҚ сегменттерін енгізу үшін пайдаланылуы мүмкін. Қазіргі уақытта CRISPR/ Cas жүйесі терапевтік, биомедициналық, ауылшаруашылық және зерттеу қолданбалары салаларында қолданылады.
Шектеу ферменттері дегеніміз не?
Рестриктаза ферменті, әдетте рестрикциялық эндонуклеаза деп аталады, ДНҚ молекулаларын шағын фрагменттерге бөлу қабілетіне ие. Бөліну процесі ДНҚ молекуласын шектеу орны деп аталатын арнайы тану орнында немесе жанында жүреді. Тану сайты әдетте 4-8 негізгі жұптан тұрады. Бөліну орнына байланысты шектеу ферменттері төрт (04) түрлі болуы мүмкін: I тип, II тип, III тип және IV тип. Реттеу ферменттерін төрт топқа бөлу кезінде бөліну орнынан басқа, құрам, ко-факторлардың қажеттілігі және мақсатты реттілік жағдайы сияқты факторлар ескеріледі.
ДНҚ молекулаларының ыдырауы кезінде бөліну орны шектеу орнында немесе шектеу орнынан қашықтықта болуы мүмкін. Шектеу ферменттері ДНҚ қос спиралындағы қант-фосфат магистралінің әрқайсысы арқылы екі тілік жасайды.
02-сурет: шектеу ферменттері
Рестрикциялық ферменттер негізінен ахея мен бактерияларда кездеседі. Олар бұл ферменттерді шабуылдаушы вирустардан қорғаныс механизмі ретінде пайдаланады. Рестриктазалар бөтен (патогенді) ДНҚ-ны бөледі, бірақ өздерінің ДНҚ-сын емес. Олардың жеке ДНҚ-сы метилтрансфераза деп аталатын ферментпен қорғалған, ол иесінің ДНҚ-сында модификациялар жасайды және бөлінудің алдын алады.
I типті шектеу ферментінің тану орнынан алыс орналасқан ыдырайтын жері бар. Ферменттің жұмыс істеуі үшін АТФ және ақуыз, S-аденозил-L-метионин қажет. I типті рестриктаза ферменті рестрикциялық және метилаза белсенділігінің болуына байланысты көп функциялы болып саналады. II типті шектеу ферменттері тану аймағының өзінде немесе оған жақынырақ қашықтықта ыдырайды. Оның қызметі үшін тек магний (Mg) қажет. II типті шектеу ферменттері тек бір ғана қызмет атқарады және метилазадан тәуелсіз.
CRISPR және шектеу ферменттерінің қандай ұқсастықтары бар?
- CRISPR және шектеу ферменттері гендік модификациядағы маңызды құрал болып табылады.
- CRISPR немесе Cas9 бөлігі және шектеу ферменттері эндонуклеазалар болып табылады.
- Екеуі де тән ДНҚ тізбегін тани алады және ДНҚ-ны ажырата алады.
- Олар бактериялар мен архейлерде болады.
- CRISPR да, шектеу ферменттері де реттілікке тән.
CRISPR және шектеу ферменттерінің айырмашылығы неде?
CRISPR-Cas жүйесі – бөгде генетикалық элементтерге төзімділік беретін прокариоттық иммундық жүйе. Екінші жағынан, рестриктазалар нуклеотидтердің белгілі бір тізбегін танитын және ДНҚ-да қос тізбекті кесінді жасайтын эндонуклеазалар болып табылады. Демек, бұл CRISPR мен шектеу ферменттерінің арасындағы негізгі айырмашылық.
Сонымен қатар, CRISPR- өте дәл кесуге мүмкіндік береді. Осымен салыстырғанда рестриктазаның бөлінуі дәлірек емес. Сонымен қатар, CRISPR - бұл жетілдірілген әдіс, ал шектеу ферменттері қарапайым.
Төмендегі инфографика CRISPR және шектеу ферменттерінің арасындағы айырмашылықты қорытындылайды.
Қорытынды – CRISPR және шектеу ферменттері
CRISPR және шектеу ферменттері – генді модификациялауда қолданылатын әдістердің екі түрі. CRISPR – кейбір бактерияларда ДНҚ негізіндегі бөгде инвазияларға қарсы орындалатын адаптивті иммундық қорғаныс. Бұл табиғи қорғаныс механизмі. Керісінше, рестриктазалар қос тізбекті ДНҚ-ны ыдырататын эндонуклеазалар болып табылады. CRISPR да, шектеу ферменттері де ДНҚ-ны шағын сегменттерге кесуге қабілетті. Дегенмен, екеуі де дәйектілікке тән. CRISPR-мен салыстырғанда шектеу ферменттері қарапайым болып табылады. CRISPR шектеу ферменттеріне қарағанда өте дәл кесуге мүмкіндік береді. Сонымен, бұл CRISPR және шектеу ферменттері арасындағы айырмашылықтың қысқаша мазмұны.
