Unterschied zwischen CRISPR- und Restriktionsenzymen

Der Schlüsselunterschied Zwischen CRISPR- und Restriktionsenzymen ist das CRISPO Restriktionsenzyme sind biologische Scheren, die DNA -Moleküle in kleinere Substanzen spalten.

Genombearbeitung und Genmodifikation sind interessante und innovative Bereiche in der Genetik und der Molekularbiologie. Gentherapiestudien verwenden die Genmodifikation weit verbreitet. Darüber hinaus ist die Genmodifikation nützlich bei der Identifizierung der Eigenschaften des Gens, der Funktionalität des Gens und wie Mutationen im Gen seine Funktion beeinflussen könnten. Es ist wichtig, effiziente und zuverlässige Wege abzuleiten, um genaue, gezielte Änderungen des Genoms lebender Zellen vorzunehmen. CRISPR- und Beschränkungen Enzyme spielen eine Schlüsselrolle bei Genmodifikationen. CRISPR modifiziert Gene mit hoher Präzision. Restriktionsenzyme wirken als biologische Schere, die DNA -Moleküle in kleinere Substanzen spalten.

INHALT

1. Überblick und wichtiger Unterschied
2. Was ist CRISPR 
3. Was sind Restriktionsenzyme
4. Ähnlichkeiten zwischen CRISPR- und Restriktionsenzymen
5. Seite an Seite Vergleich - CRISPR gegen Restriktionsenzyme in tabellarischer Form
6. Zusammenfassung

Was ist CRISPR?

Das CRISPR -System ist ein natürlicher Mechanismus, der in einigen Bakterien vorhanden ist, einschließlich E. coli und Archa. Es ist ein adaptiver Immunschutz gegen ausländische DNA-basierte Invasionen. Darüber hinaus ist es ein sequenzspezifischer Mechanismus. Das CRISPR -System enthält mehrere DNA -Wiederholungselemente. Diese Elemente sind mit kurzen „Abstandshalter“ -Sequenzen durchsetzt, die aus fremden DNA- und mehreren CAS -Genen stammen.  Einige der CAS -Gene sind Nukleasen. Somit wird das vollständige Immunsystem als CRISPR/CAS -System bezeichnet.

Das CRISPR/CAS -System funktioniert in vier Schritten:

1. Das System ist genetisch ein Eindringen von Phagen- und Plasmid -DNA -Segmenten (Spacer) in CRISPR -Loci (als Spacer -Erwerbsschritt bezeichnet) angemeldet).
2. CrRNA -Reifungschritt - Der Wirt transkreibt und verarbeitet CRISPR -Loci, um reife CRISPR -RNA (crRNA) zu erzeugen, die beide CRISPR -Wiederholungselemente und das integrierte Spacer -Element enthalten.
3. Die crRNA erkennt homologe DNA -Sequenzen durch komplementäre Basenpaarung. Dies ist wichtig, wenn eine Infektion vorhanden ist und ein infektiöser Mittel vorhanden ist.
4. Zielinterferenzschritt - CrRNA erkennt fremde DNA, bildet einen Komplex mit der fremden DNA und schützt den Wirt vor der fremden DNA.

Gegenwärtig wird das CRISPR/Cas9 -System verwendet, um das Säugetiergenom entweder durch Transkriptionsrepression oder Aktivierung zu verändern oder zu verändern. Die Säugetierzellen können auf CRISPR/CAS9 -vermittelte DNA -Bruchs reagieren, indem sie Reparaturmechanismus einsetzen. Es kann entweder mit der nicht-homologen Endverbindungsmethode (NHEJ) oder der Homology-gerichteten Reparatur (HDR) durchgeführt werden. Beide Reparaturmechanismen erfolgen durch Einführung doppelsträngiger Pausen. Dies führt zur Bearbeitung von Säugetieren Gene. NHEJ kann zu einer Ablation von Genmutationen führen und können verwendet werden, um einen Verlust von Funktionseffekten zu erzeugen. HDR kann zur Einführung spezifischer Punktmutationen oder zur Einführung von DNA -Segmenten unterschiedlicher Länge verwendet werden. Gegenwärtig wird das CRISPR/ CAS -System in den Bereichen therapeutische, biomedizinische, landwirtschaftliche und Forschungsanwendungen verwendet.

Was sind Restriktionsenzyme?

Ein Restriktionsenzym, das häufiger als Restriktionsendonuklease bezeichnet wird, hat die Fähigkeit, DNA -Moleküle in kleine Fragmente zu spalten. Der Spaltungsprozess erfolgt in der Nähe oder an einer speziellen Erkennungsstelle des DNA -Moleküls, die als Restriktionsstelle bezeichnet wird. Eine Erkennungsstelle besteht in der Regel aus 4-8 Basispaaren. Abhängig von der Spaltstelle können die Restriktionsenzyme von vier (04) verschiedenen Typen bestehen: Typ I, Typ II, Typ III und Typ IV IV. Abgesehen von der Spaltungsstelle werden Faktoren wie Zusammensetzung, Bedarf an Co-Faktoren und der Zustand der Zielsequenz berücksichtigt, wenn die Unterscheidung von Beschränkungsenzymen in vier Gruppen unterschieden.

Während der Spaltung von DNA.  Restriktionsenzyme erzeugen zwei Einschnitte durch jedes der Zuckerphosphat-Rückgrat in der Doppelhelix von DNA.

Abbildung 02: Restriktionsenzyme

Restriktionsenzyme sind hauptsächlich in Achaea und Bakterien vorhanden. Sie nutzen diese Enzyme als Abwehrmechanismus gegen die eindringenden Viren. Die Restriktionsenzyme spalten die fremde (pathogene) DNA, aber nicht ihre eigene DNA. Ihre eigene DNA ist durch ein als Methyltransferase bekanntes Enzym geschützt, das Modifikationen in der Wirt -DNA vornimmt und die Spaltung verhindert.

Typ -I -Beschränkungsenzym besitzt eine Spaltstelle, die sich nicht von der Erkennungsstelle befindet. Das Funktionieren des Enzyms erfordert ATP und das Protein S-Adenosyl-L-Methionin. Das Enzym vom Typ I wird aufgrund des Vorhandenseins von Restriktions- und Methylase -Aktivitäten als multifunktional angesehen. Typ -II.  Es benötigt nur Magnesium (Mg) für seine Funktion. Typ -II -Restriktionsenzyme haben nur eine Funktion und sind unabhängig von Methylase.

Was sind die Ähnlichkeiten zwischen CRISPR- und Restriktionsenzymen?

• CRISPR- und Restriktionsenzyme sind wichtige Werkzeuge bei der Genmodifikation.
• Teil von CRISPR oder CAS9- und Restriktionsenzymen sind Endonukleasen.
• Beide können charakteristische DNA -Sequenzen erkennen und DNA spalten.
• Sie sind in Bakterien und Archaea vorhanden.
• Sowohl CRISPR- als auch Restriktionsenzyme sind sequenzspezifisch.

Was ist der Unterschied zwischen CRISPR- und Restriktionsenzymen?

Das CRISPR-CAS-System ist ein prokaryotisches Immunsystem, das gegen fremde genetische Elemente Resistenz verleiht. Andererseits sind Restriktionsenzyme Endonukleasen, die eine spezifische Sequenz von Nukleotiden erkennen und einen doppelsträngigen Schnitt in der DNA erzeugen. Dies ist also der Hauptunterschied zwischen CRISPR- und Restriktionsenzymen.

Darüber hinaus ermöglicht CRISPR- extrem genaue Schnitte. Im Vergleich dazu ist die Spaltung der Restriktionsenzym weniger präzise. Darüber hinaus ist CRISPR eine fortschrittliche Technik, während die Beschränkungsenzyme primitiv sind.

Die folgende Infografik fasst den Unterschied zwischen CRISPR- und Restriktionsenzymen zusammen.

Zusammenfassung -CRISPR gegen Restriktionsenzyme

CRISPR- und Restriktionsenzyme sind zwei Arten von Techniken, die bei der Genmodifikation verwendet werden. CRISPR ist adaptiver Immunschutz, der in einigen Bakterien gegen fremde DNA -basierte Invasionen ausgeführt wird. Es ist ein natürlicher Abwehrmechanismus. Im Gegensatz dazu sind Restriktionsenzyme Endonukleasen, die doppelsträngige DNA spalten. Sowohl CRISPR- als auch Restriktionsenzyme können DNA in kleine Segmente schneiden. Beide sind jedoch sequenzspezifisch. Im Vergleich zu CRISPR sind Restriktionsenzyme primitiv. CRISPR ermöglicht extrem genaue Schnitte als Restriktionsenzyme. Dies ist also die Zusammenfassung des Unterschieds zwischen CRISPR- und Restriktionsenzymen.

Referenz:

1. „Von Restriktionsenzymen bis hin zu CRISPR-Cas9.” Max Planck Gesellschaft, Hier verfügbar. 2. McDonald, James. „Die Revolution wird genetischisiert: von Einschränkungsenzymen bis zu CRISPR.” JStor täglich, 2016, hier erhältlich.

Bild mit freundlicher Genehmigung:

1. "4Qyz" von Boghog - eigene Arbeit (CC BY -SA 4.0) über Commons Wikimedia
2. „ECORV -Restriktionsseite.rsh ”von Ramin Herati - mit Inkscape (Public Domain) über Commons Wikimedia erstellt