Sự khác biệt chính giữa CRISPR và các enzym giới hạn là CRISPR là một cơ chế bảo vệ miễn dịch nhân sơ tự nhiên, gần đây đã được sử dụng để chỉnh sửa và sửa đổi gen của sinh vật nhân chuẩn trong khi enzym giới hạn là những chiếc kéo sinh học phân cắt các phân tử DNA thành các chất nhỏ hơn.
Chỉnh sửa bộ gen và chỉnh sửa gen là những lĩnh vực thú vị và sáng tạo trong di truyền học và sinh học phân tử. Các nghiên cứu về liệu pháp gen sử dụng rộng rãi việc chỉnh sửa gen. Hơn nữa, chỉnh sửa gen rất hữu ích trong việc xác định các đặc tính của gen, chức năng của gen và cách các đột biến trong gen có thể ảnh hưởng đến chức năng của nó. Điều quan trọng là phải tìm ra những cách hiệu quả và đáng tin cậy để thực hiện những thay đổi chính xác, có mục tiêu đối với bộ gen của tế bào sống. CRISPR và các enzym hạn chế đóng vai trò quan trọng trong việc sửa đổi gen. CRISPR chỉnh sửa gen với độ chính xác cao. Enzyme hạn chế hoạt động như một chiếc kéo sinh học giúp phân cắt các phân tử DNA thành các chất nhỏ hơn.
CRISPR là gì?
Hệ thống CRISPR là một cơ chế tự nhiên có trong một số vi khuẩn bao gồm cả E. coli và Archea. Nó là một biện pháp bảo vệ miễn dịch thích ứng chống lại các cuộc xâm lược dựa trên DNA ngoại lai. Hơn nữa, nó là một cơ chế theo trình tự cụ thể. Hệ thống CRISPR chứa một số yếu tố lặp lại DNA. Các yếu tố này được xen kẽ với các trình tự "đệm" ngắn có nguồn gốc từ DNA ngoại lai và nhiều gen Cas. Một số gen Cas là nucleaza. Do đó, hệ thống miễn dịch hoàn chỉnh được gọi là hệ thống CRISPR / Cas.
Hệ thống CRISPR / Cas hoạt động theo bốn bước:
- Hệ thống liên kết di truyền các đoạn DNA của phage và plasmid xâm nhập (bộ đệm) vào các locus CRISPR (được gọi là bước thu nhận đệm).
- bước trưởng thành crRNA - Máy chủ sao chép và xử lý các locus CRISPR để tạo ra CRISPR RNA (crRNA) trưởng thành chứa cả phần tử lặp lại CRISPR và phần tử đệm tích hợp.
- crRNA phát hiện trình tự DNA tương đồng bằng cách bắt cặp bazơ bổ sung. Điều này rất quan trọng khi đang bị nhiễm trùng và có tác nhân lây nhiễm.
- Bước can thiệp đích - crRNA phát hiện DNA ngoại lai, tạo phức hợp với DNA ngoại lai và bảo vệ vật chủ chống lại DNA ngoại lai.
Hiện tại, hệ thống CRISPR / Cas9 được sử dụng để thay đổi hoặc chỉnh sửa bộ gen của động vật có vú bằng cách ức chế hoặc kích hoạt phiên mã. Các tế bào của động vật có vú có thể phản ứng với các đứt gãy DNA qua trung gian CRISPR / Cas9 bằng cách áp dụng cơ chế sửa chữa. Nó có thể được thực hiện bằng cách sử dụng phương pháp nối cuối không tương đồng (NHEJ) hoặc sửa chữa theo hướng tương đồng (HDR). Cả hai cơ chế sửa chữa này đều diễn ra bằng cách đưa ra các đứt sợi kép. Điều này dẫn đến việc chỉnh sửa gen của động vật có vú. NHEJ có thể dẫn đến cắt bỏ các đột biến gen và có thể được sử dụng để tạo ra các hiệu ứng mất chức năng. HDR có thể được sử dụng để giới thiệu các đột biến điểm cụ thể hoặc giới thiệu các đoạn DNA có độ dài khác nhau. Hiện tại, hệ thống CRISPR / Cas được sử dụng trong các lĩnh vực ứng dụng trị liệu, y sinh, nông nghiệp và nghiên cứu.
Enzyme Hạn chế là gì?
Một enzym giới hạn, thường được gọi là endonuclease giới hạn, có khả năng phân cắt các phân tử DNA thành các đoạn nhỏ. Quá trình phân cắt xảy ra gần hoặc tại một vị trí nhận biết đặc biệt của phân tử DNA được gọi là vị trí giới hạn. Một trang web công nhận thường bao gồm 4-8 cặp cơ sở. Tùy thuộc vào vị trí phân cắt, enzym giới hạn có thể có bốn (04) loại khác nhau: Loại I, Loại II, Loại III và Loại IV. Ngoài vị trí phân cắt, các yếu tố như thành phần, yêu cầu của các đồng yếu tố và điều kiện của trình tự đích được xem xét khi phân biệt các enzym giới hạn thành bốn nhóm.
Trong quá trình phân cắt các phân tử DNA, vị trí phân cắt có thể ở chính vị trí giới hạn hoặc ở một khoảng cách từ vị trí giới hạn. Các enzym giới hạn tạo ra hai vết rạch xuyên qua mỗi xương sống của đường-photphat trong chuỗi xoắn kép của DNA.
Hình 02: Enzyme hạn chế
Enzyme hạn chế chủ yếu có trong Achaea và vi khuẩn. Họ sử dụng các enzym này như một cơ chế bảo vệ chống lại các vi rút xâm nhập. Các enzyme giới hạn phân cắt DNA ngoại lai (gây bệnh) nhưng không phân cắt DNA của chính chúng. DNA của chúng được bảo vệ bởi một loại enzyme có tên là methyltransferase, enzyme này tạo ra các sửa đổi trong DNA vật chủ và ngăn chặn sự phân cắt.
Enzyme giới hạn loại I có vị trí phân cắt cách xa vị trí nhận dạng. Hoạt động của enzym cần có ATP và protein, S-adenosyl-L-methionine. Enzyme giới hạn loại I được coi là đa chức năng do sự hiện diện của cả hoạt tính giới hạn và hoạt tính methylase. Enzyme giới hạn loại II phân cắt trong chính vị trí nhận biết hoặc ở khoảng cách gần hơn với nó. Nó chỉ yêu cầu magiê (Mg) cho chức năng của nó. Enzyme giới hạn loại II chỉ có một chức năng và độc lập với metylase.
Điểm giống nhau giữa CRISPR và Enzyme Hạn chế là gì?
- CRISPR và các enzym giới hạn là những công cụ quan trọng trong việc chỉnh sửa gen.
- Một phần của CRISPR hoặc Cas9 và các enzym giới hạn là endonuclease.
- Cả hai đều có thể nhận ra trình tự DNA đặc trưng và phân cắt DNA.
- Chúng có trong vi khuẩn và vi khuẩn cổ.
- Cả CRISPR và enzym giới hạn đều đặc trưng cho trình tự.
Sự khác biệt giữa CRISPR và Enzyme Hạn chế là gì?
Hệ thốngCRISPR-Cas là một hệ thống miễn dịch nhân sơ có khả năng chống lại các yếu tố di truyền ngoại lai. Mặt khác, các enzym giới hạn là các endonucleaza nhận biết một trình tự cụ thể của các nucleotit và tạo ra một đoạn cắt đôi trong ADN. Vì vậy, đây là điểm khác biệt chính giữa CRISPR và các enzym giới hạn.
Hơn nữa, CRISPR- cho phép cắt cực kỳ chính xác. So với điều đó, sự phân cắt bằng enzym giới hạn kém chính xác hơn. Hơn nữa, CRISPR là một kỹ thuật tiên tiến trong khi các enzym giới hạn là nguyên thủy.
Infographic dưới đây tóm tắt sự khác biệt giữa CRISPR và enzym giới hạn.
Tóm tắt - CRISPR vs Enzyme Hạn chế
CRISPR và enzym giới hạn là hai loại kỹ thuật được sử dụng trong chỉnh sửa gen. CRISPR là biện pháp bảo vệ miễn dịch thích ứng được thực hiện ở một số vi khuẩn chống lại sự xâm nhập dựa trên DNA ngoại lai. Đó là một cơ chế bảo vệ tự nhiên. Ngược lại, các enzym giới hạn là các endonucleaza phân cắt ADN sợi kép. Cả CRISPR và enzym giới hạn đều có thể cắt DNA thành các đoạn nhỏ. Tuy nhiên, cả hai đều theo trình tự cụ thể. So với CRISPR, các enzym giới hạn là nguyên thủy. CRISPR cho phép cắt cực kỳ chính xác hơn so với các enzym giới hạn. Vì vậy, đây là tóm tắt về sự khác biệt giữa CRISPR và các enzym giới hạn.
