Kľúčový rozdiel – CRISPR vs RNAi
Úprava genómu a modifikácia génov sú nadchádzajúce oblasti záujmu v genetike a molekulárnej biológii. Génová modifikácia je široko použiteľná pre štúdie génovej terapie a používa sa aj na identifikáciu vlastností génu, funkčnosti génu a toho, ako by mutácie v géne mohli ovplyvniť jeho funkciu. Je dôležité vyvinúť účinné a spoľahlivé spôsoby vykonávania presných a cielených zmien v genóme živých buniek. Techniky ako CRISPR a RNAi sa používajú na modifikáciu génov s vysokou presnosťou. CRISPR alebo klastrované pravidelne medzipriestorové krátke palindromické opakovania je prirodzene sa vyskytujúci prokaryotický imunitný obranný mechanizmus, ktorý sa nedávno použil na úpravu a modifikáciu eukaryotických génov. Interferencia RNAi alebo RNA je sekvenčne špecifická metóda na umlčanie génov zavedením malej dvojvláknovej RNA, ktorá sprostredkúva nukleové kyseliny a reguluje génovú expresiu. Toto je kľúčový rozdiel medzi CRISPR a RNAi.
Čo je CRISPR?
Systém CRISPR je prirodzený mechanizmus prítomný v niektorých baktériách vrátane E. coli a archea. Ide o adaptívnu imunitnú ochranu proti inváziám na báze cudzej DNA. Ide o sekvenčne špecifický mechanizmus. Systém CRISPR obsahuje niekoľko opakujúcich sa prvkov DNA. Tieto prvky sú rozptýlené krátkymi „spacer“sekvenciami odvodenými z cudzej DNA a viacerých génov Cas. Niektoré z génov Cas sú nukleázy. Kompletný imunitný systém sa teda označuje ako systém CRISPR/Cas.
Obrázok 01: Systém CRISPR/ Cas
Systém CRISPR/Cas funguje v štyroch krokoch.
- Systém geneticky spája invázne fágové a plazmidové segmenty DNA (spacery) do lokusov CRISPR (nazýva sa to krok získania medzerníka).
- krok maturácie crRNA – Hostiteľ prepíše a spracuje lokusy CRISPR, aby vytvoril zrelú RNA CRISPR (crRNA) obsahujúcu prvky opakovania CRISPR a integrované prvky medzerníka.
- Detekcia crRNA – Toto je uľahčené komplementárnym párovaním báz. Toto je dôležité, keď je prítomná infekcia a infekčný agens.
- Cieľový interferenčný krok – crRNA deteguje cudziu DNA, vytvára s cudzou DNA komplex a chráni hostiteľa pred cudzou DNA.
V súčasnosti sa systém CRISPR/Cas používa na zmenu alebo úpravu genómu cicavcov buď represiou transkripcie alebo aktiváciou. Cicavčie bunky môžu reagovať na zlomy DNA sprostredkované CRISPR/Cas9 prijatím opravného mechanizmu. Môže sa to uskutočniť buď pomocou nehomologickej metódy spájania koncov (NHEJ) alebo homológne riadenej opravy (HDR). Oba tieto opravné mechanizmy sa uskutočňujú zavedením dvojvláknových prestávok. To vedie k úprave cicavčieho génu. V súčasnosti sa teda systém CRISPR/Cas používa v oblastiach terapeutických, biomedicínskych, poľnohospodárskych a výskumných aplikácií.
Čo je RNAi?
RNA interferencia je technika sprostredkovaná dvojvláknovou RNA, ktorá sa používa na reguláciu génovej expresie. Hlavnou zahrnutou zlúčeninou sú malé interferujúce RNA (siRNA). SiRNA sú špeciálnym typom dvojvláknových RNA s 3' presahom dvoch nukleotidov a 5' fosfátovou skupinou. RNA indukovaný silencing complex (RISC) sa vytvára počas RNA interferencie, ktorá by viedla k degradácii génu naviazaného na siRNA.
Obrázok 02: RNAi
Postup RNAi je nasledujúci.
- Dvojreťazcová RNA bude spracovaná v cytoplazme endoribonukleázou typu RNáza III nazývanou Dicer, aby sa vygenerovali ~21 nukleotidové dlhé siRNA
- Prenos siRNA viazaného Dicera do Argonaute pomocou dvojvláknových RNA viažucich proteínov (dsRNABP).
- Väzba Argonaute na jedno vlákno duplexu (vodiace vlákno). Tým sa premiestni druhý prameň. Výsledkom je komplex celý proteín – RNA, ktorý sa nazýva RISC.
- Párovanie komplexu RISC s jednovláknovou vodiacou RNA naviazanou na Argonaute.
- Párovanie homológneho cieľa RNA s vodiacou RNA.
- Aktivácia argonautu, ktorá vedie k degradácii cieľovej RNA
Aká je podobnosť medzi CRISPR a RNAi?
Oba sa používajú ako výskumné nástroje modifikujúce génovú expresiu
Aký je rozdiel medzi CRISPR a RNAi?
CRISPR vs RNAi |
|
| CRISPR je imunitný obranný mechanizmus, ktorý sa nedávno použil na úpravu a modifikáciu eukaryotických génov. | RNAi je sekvenčne špecifická metóda na umlčanie génov zavedením malých dvojvláknových |
| Sekvencia zacielenia | |
| Syntetická RNA (vodiaca RNA) je cieľová sekvencia CRISPR. | siRNA je cieľová sekvencia RNAi. |
| Účinnosť pri potlačovaní génov | |
| Nízka hodnota CRISPR | Vysoké v RNAi |
| Efekty | |
| V CRISPR dochádza k zrážaniu génov. | Knockout / umlčanie sa vyskytuje v RNAi. |
Zhrnutie – CRISPR vs RNAi
CRISPR alebo klastrované pravidelne medzipriestorové krátke palindromické opakovania je prirodzene sa vyskytujúci prokaryotický imunitný obranný mechanizmus, ktorý sa nedávno použil na úpravu a modifikáciu eukaryotických génov. Interferencia RNAi alebo RNA je sekvenčne špecifická metóda na umlčanie génov zavedením malej dvojvláknovej RNA, ktorá sprostredkúva nukleové kyseliny a reguluje génovú expresiu. Toto možno považovať za základný rozdiel medzi CRISPR a RNAi. Obidve techniky, CRISPR / Cas a RNAi, sú výkonnými nástrojmi na génové manipulácie, hoci CRISPR / Cas je určite lepšia ako RNAi, pretože sa dá použiť na indukciu inzercií aj delécií. Špecifickosť je tiež vysoká v systéme CRISPR/Cas.
Stiahnite si PDF verziu CRISPR vs RNAi
Verziu tohto článku si môžete stiahnuť vo formáte PDF a použiť ju na offline účely podľa citácie. Stiahnite si PDF verziu tu Rozdiel medzi CRISPR a RNAi
