Kľúčový rozdiel medzi ZFN TALEN a CRISPR je v tom, že ZFN je umelo vytvorená technika úpravy génov založená na nukleázach zinkových prstov zložených z domény zinkových prstov a endonukleázovej domény Fok1. Medzitým je TALEN umelo vytvorená technika úpravy génov založená na fúznych proteínoch zložených z bakteriálneho proteínu TALE a endonukleázy Fok1 a CRISPR je prirodzený bakteriálny obranný mechanizmus založený na RNA, ktorý je poháňaný dvoma typmi RNA a súvisiacimi proteínmi Cas.
Nástroje na úpravu génov sú založené na vytvorených nukleázach, ktoré pozostávajú zo sekvenčne špecifických väzbových domén a nešpecifických modulov štiepenia DNA. ZFN, TALEN a CRISPR sú tri typy techník úpravy génov. ZEN a TALEN sú systémy vytvorené človekom, zatiaľ čo CRISPR je prirodzený systém vyskytujúci sa v baktériách. Všetky tri systémy rozpoznávajú sekvencie a štiepia cieľovú DNA. Nukleázy so zinkovým prstom sa skladajú z domény zinkového prsta a endonukleázy Fok1. TALEN sa skladajú z bakteriálneho proteínu TALE a endonukleázy Fok1. CRISPR sa skladá z dvoch RNA (trans-aktivujúca crRNA a jedna vodiaca RNA).
Čo je ZFN?
ZFN je nástroj na úpravu génov založený na nukleázach zinkových prstov. Nukleázy so zinkovým prstom sú chimérické nukleázy zložené zo sekvenčne špecifických DNA-väzbových domén a nešpecifických DNA štiepiacich domén z FokI reštrikčnej endonukleázy. Ide o umelo vyvinutú technológiu úpravy genómu, ktorá umožňuje širokú škálu génových modifikácií indukciou dvojvláknových zlomov v DNA.
Obrázok 01: ZFN
ZFN je dôležitým nástrojom pri zavádzaní cielených zmien v rastlinách a niekoľkých druhoch plodín. Umožňuje začlenenie cenných vlastností do rastlín. Okrem toho má ZFN terapeutický potenciál, pretože je schopný vykonávať precíznu genetickú modifikáciu na účinné odstránenie symptómov.
Čo je TALEN?
Nukleázy podobné transkripčnému aktivátoru (TALEN) sú nástrojom na úpravu génov, ktorý je založený na chimérických nukleázach podobných ZFN. Je to tiež človekom vytvorená technológia úpravy genómu. TALEN indukuje modifikáciu génov indukciou dvojvláknových zlomov v DNA. TALEN sa skladajú zo sekvenčne špecifických domén viažucich DNA fúzovaných s nešpecifickým modulom štiepenia DNA. Preto má štiepne domény FokI a domény viažuce DNA odvodené z proteínov TALE.
Obrázok 02: TALEN
Proteíny TALE sa prirodzene vyskytujú v bakteriálnom rode Xanthomonas. Tieto proteíny obsahujú DNA väzbové domény zložené zo série 33-35 aminokyselinových opakujúcich sa domén. Jednou z hlavných výhod TALEN oproti ZFN je, že väzbová špecificita DNA väzbovej domény môže byť v TALEN zmenená vykonaním modifikácií 33-34 aminokyselinových opakovaní.
Čo je CRISPR?
CRISPR znamená Clustered Regulatory Interspaced Short Palindromic Repeats. Je to prirodzený obranný mechanizmus založený na RNA vykonávaný v baktériách. V skutočnosti ide o mechanizmus úpravy genómu, ktorý sa používa najmä proti vírusom. Vírus alebo cudzí útočník môže aktivovať tento systém v baktériách. CRISPR spolupracuje s CRISPR-asociovaným proteínom (Cas9).
CRISPR pozostáva z dvoch RNA: trans-aktivujúcej crRNA a jednej vodiacej RNA. Preto je rozpoznanie CRISPR závislé od oboch týchto RNA. Keď vírusová DNA vstúpi do bakteriálnej bunky, lokus CRISPR produkuje vodiacu RNA, ktorá sprevádza Cas proteíny, aby dosiahli a naviazali sa na vírusovú DNA a štiepili sa na špecifickom mieste. Akonáhle je vírusová DNA rozštiepená, stane sa neaktívna v dôsledku umlčania patogénnej DNA. Preto systém CRISPR zachytáva, štiepi a inaktivuje vírusy pomocou proteínov Cas.
Obrázok 03: CRISPR/Cas9
CRISPR/Cas9 sa používa ako systém na úpravu genómu. Ide o najnovšiu technológiu. Táto technológia je v porovnaní s inými technikami úpravy genómu veľmi jednoduchá, efektívna a nákladovo efektívna. V porovnaní so ZFN a TALEN je systém CRISPR/Cas9 účinným nástrojom pri indukcii cielených zmien genómu.
Aké sú podobnosti medzi ZFN TALEN a CRISPR?
- ZFN, TALEN a CRISPR sú techniky úpravy génov.
- Všetky tri nástroje budú sľubnými technikami pri náprave genetických príčin mnohých chorôb.
- Ukazujú však obmedzenia v zacielení, nedokonalú špecifickosť a génové zacielenie.
- Všetky tri systémy môžu vyvolať dvojvláknové prerušenia.
Aký je rozdiel medzi ZFN TALEN a CRISPR?
ZFN je technika úpravy génov založená na nukleázach zinkových prstov, zatiaľ čo TALEN je technika úpravy génov založená na fúznych proteínoch zložených z bakteriálneho proteínu TALE a endonukleázy Fok1 a CRISPR je prirodzený bakteriálny obranný mechanizmus založený na RNA, ktorý je riadený dvoma typmi RNA a asociovanými Cas proteínmi. Toto je kľúčový rozdiel medzi ZFN TALEN a CRISPR.
Nasledujúca infografika uvádza rozdiely medzi ZFN TALEN a CRISPR v tabuľkovej forme na porovnanie vedľa seba.
Zhrnutie – ZFN vs TALEN vs CRISPR
ZFN, TALEN a CRISPR sú technológie na úpravu génov. CRISPR je najnovšia technológia, ktorá vykazuje lepšiu účinnosť, uskutočniteľnosť a viacúčelovú klinickú aplikáciu. ZFN aj TALEN sú umelé nástroje vyrobené človekom, zatiaľ čo CRISPR je obranný mechanizmus baktérií. ZFN aj TALEN sú umelo vytvorené nukleázy. CRISPR pozostáva z dvoch typov RNA asociovaných s proteínmi Cas. Toto je zhrnutie rozdielu medzi ZFN TALEN a CRISPR.
