ข้อแตกต่างที่สำคัญระหว่าง CRISPR และเอนไซม์จำกัดคือ CRISPR เป็นกลไกป้องกันภูมิคุ้มกันโปรคาริโอตที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติซึ่งเพิ่งใช้สำหรับการแก้ไขและดัดแปลงยีนยูคาริโอต ในขณะที่เอ็นไซม์จำกัดคือกรรไกรชีวภาพที่แยกโมเลกุลดีเอ็นเอออกเป็นสารที่มีขนาดเล็กกว่า
การแก้ไขจีโนมและการดัดแปลงยีนเป็นสาขาที่น่าสนใจและสร้างสรรค์ในด้านพันธุศาสตร์และอณูชีววิทยา การศึกษายีนบำบัดใช้การดัดแปลงยีนอย่างกว้างขวาง นอกจากนี้ การดัดแปลงยีนยังมีประโยชน์ในการระบุคุณสมบัติของยีน การทำงานของยีน และการกลายพันธุ์ในยีนจะส่งผลต่อการทำงานของยีนอย่างไรสิ่งสำคัญคือต้องได้รับวิธีการที่มีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้ในการเปลี่ยนแปลงจีโนมของเซลล์ที่มีชีวิตอย่างแม่นยำและตรงเป้าหมาย เอนไซม์ CRISPR และข้อจำกัดมีบทบาทสำคัญในการดัดแปลงยีน CRISPR ปรับเปลี่ยนยีนด้วยความแม่นยำสูง เอ็นไซม์จำกัดทำงานเหมือนกรรไกรชีวภาพที่แยกโมเลกุลดีเอ็นเอออกเป็นสารที่มีขนาดเล็กลง
CRISPR คืออะไร
ระบบ CRISPR เป็นกลไกตามธรรมชาติที่มีอยู่ในแบคทีเรียบางชนิด รวมทั้ง E. coli และ Archea เป็นการป้องกันภูมิคุ้มกันแบบปรับตัวต่อการบุกรุกจาก DNA จากต่างประเทศ นอกจากนี้ยังเป็นกลไกเฉพาะของลำดับอีกด้วย ระบบ CRISPR ประกอบด้วยองค์ประกอบการทำซ้ำของ DNA หลายตัว องค์ประกอบเหล่านี้สลับซับซ้อนด้วยลำดับ "ตัวเว้นวรรค" สั้น ๆ ที่ได้มาจาก DNA ต่างประเทศและยีน Cas หลายตัว ยีน Cas บางตัวเป็นนิวคลีเอส ดังนั้นระบบภูมิคุ้มกันที่สมบูรณ์จึงเรียกว่าระบบ CRISPR/Cas
ระบบ CRISPR/Cas ทำงานในสี่ขั้นตอน:
- ระบบเชื่อมโยงพันธุกรรมที่บุกรุกส่วนฟาจและพลาสมิดดีเอ็นเอ (ตัวเว้นวรรค) ลงในตำแหน่ง CRISPR (เรียกว่าขั้นตอนการจัดหาตัวเว้นวรรค)
- crRNA ครบกำหนดขั้นตอน – โฮสต์ถอดเสียงและประมวลผลตำแหน่ง CRISPR เพื่อสร้าง CRISPR RNA (crRNA) ที่เจริญเต็มที่ซึ่งมีทั้งองค์ประกอบซ้ำ CRISPR และองค์ประกอบตัวเว้นวรรคแบบรวม
- crRNA ตรวจจับลำดับดีเอ็นเอที่คล้ายคลึงกันโดยการจับคู่เบสเสริม นี่เป็นสิ่งสำคัญเมื่อมีการติดเชื้อและมีเชื้อโรคอยู่
- ขั้นตอนการแทรกแซงเป้าหมาย – crRNA ตรวจจับ DNA ต่างประเทศ สร้างความซับซ้อนด้วย DNA ต่างประเทศและปกป้องโฮสต์จาก DNA ต่างประเทศ
ในปัจจุบัน ระบบ CRISPR/Cas9 ใช้เพื่อเปลี่ยนแปลงหรือแก้ไขจีโนมของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมโดยการกดขี่หรือเปิดใช้งานการถอดรหัส เซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมสามารถตอบสนองต่อการแบ่ง DNA ที่อาศัย CRISPR/Cas9 โดยใช้กลไกการซ่อมแซมสามารถทำได้โดยใช้วิธีการเชื่อมปลายแบบ non-homology (NHEJ) หรือ homology-directed repair (HDR) กลไกการซ่อมแซมทั้งสองนี้เกิดขึ้นโดยการแนะนำตัวแบ่งแบบเกลียวคู่ ส่งผลให้เกิดการแก้ไขยีนของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม NHEJ สามารถนำไปสู่การระเหยของการกลายพันธุ์ของยีนและสามารถใช้เพื่อสร้างการสูญเสียผลการทำงาน สามารถใช้ HDR เพื่อแนะนำการกลายพันธุ์ของจุดที่เฉพาะเจาะจงหรือแนะนำส่วน DNA ที่มีความยาวต่างกัน ปัจจุบัน ระบบ CRISPR/ Cas ถูกใช้ในด้านการรักษา ชีวการแพทย์ การเกษตร และการวิจัย
เอ็นไซม์จำกัดคืออะไร
เอ็นไซม์จำกัดหรือที่เรียกกันทั่วไปว่าเอ็นโดนิวคลีเอสจำกัด มีความสามารถในการแยกโมเลกุลดีเอ็นเอออกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อย กระบวนการแยกส่วนเกิดขึ้นใกล้หรือที่ตำแหน่งการจดจำพิเศษของโมเลกุลดีเอ็นเอที่เรียกว่าไซต์จำกัด ไซต์การรับรู้โดยทั่วไปประกอบด้วย 4-8 คู่ฐาน เอ็นไซม์จำกัดสามารถมีได้สี่ประเภท (04) ประเภท: Type I, Type II, Type III และ Type IV ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับตำแหน่งที่แตกแยกนอกเหนือจากบริเวณที่เกิดความแตกแยกแล้ว ปัจจัยต่างๆ เช่น องค์ประกอบ ความต้องการของปัจจัยร่วม และสภาวะของลำดับเป้าหมายจะถูกนำมาพิจารณาเมื่อแยกความแตกต่างของเอ็นไซม์การจำกัดออกเป็นสี่กลุ่ม
ในระหว่างการแตกแยกของโมเลกุลดีเอ็นเอ จุดแยกสามารถอยู่ที่จุดจำกัดเองหรืออยู่ห่างจากจุดจำกัดก็ได้ เอ็นไซม์ควบคุมจะสร้างรอยบากสองอันผ่านกระดูกสันหลังแต่ละอันของน้ำตาลฟอสเฟตในเกลียวคู่ของ DNA
รูปที่ 02: เอ็นไซม์จำกัด
เอ็นไซม์จำกัดส่วนใหญ่จะพบใน Achaea และแบคทีเรีย พวกเขาใช้เอนไซม์เหล่านี้เป็นกลไกในการป้องกันไวรัสที่บุกรุก เอ็นไซม์จำกัดจะแยก DNA (ก่อโรค) ที่แปลกปลอมออก แต่ไม่ใช่ DNA ของพวกมันเองDNA ของพวกมันเองได้รับการปกป้องโดยเอ็นไซม์ที่เรียกว่า methyltransferase ซึ่งทำการปรับเปลี่ยน DNA ของโฮสต์และป้องกันการแตกแยก
เอนไซม์จำกัดประเภทที่ 1 มีจุดแยกซึ่งอยู่ห่างจากจุดรับรู้ การทำงานของเอนไซม์ต้องการ ATP และโปรตีน S-adenosyl-L-methionine เอ็นไซม์การจำกัดประเภทที่ 1 ถือเป็นเอนไซม์มัลติฟังก์ชั่นเนื่องจากมีทั้งการจำกัดและการทำงานของเมทิลเลส เอ็นไซม์การจำกัด Type II แยกออกจากกันภายในตำแหน่งการรู้จำนั้นเองหรือในระยะที่ใกล้กว่านั้น ต้องการแมกนีเซียม (Mg) เท่านั้นในการทำงาน เอ็นไซม์จำกัด Type II มีฟังก์ชันเดียวเท่านั้นและไม่ขึ้นกับเมทิเลส
ความคล้ายคลึงกันระหว่าง CRISPR กับเอนไซม์จำกัดคืออะไร
- CRISPR และเอ็นไซม์จำกัดเป็นเครื่องมือสำคัญในการดัดแปลงยีน
- ส่วนหนึ่งของ CRISPR หรือ Cas9 และเอ็นไซม์จำกัดคือเอ็นโดนิวคลีเอส
- ทั้งสองสามารถจดจำลำดับ DNA ที่เป็นลักษณะเฉพาะและแยก DNA ได้
- มีอยู่ในแบคทีเรียและอาร์เคีย
- ทั้ง CRISPR และเอนไซม์จำกัดเป็นลำดับเฉพาะ
ความแตกต่างระหว่าง CRISPR และเอนไซม์จำกัดคืออะไร
CRISPR-Cas system เป็นระบบภูมิคุ้มกันแบบโปรคาริโอตที่ต่อต้านองค์ประกอบทางพันธุกรรมจากภายนอก ในทางกลับกัน เอ็นไซม์จำกัดคือเอ็นโดนิวคลีเอสที่รับรู้ลำดับเฉพาะของนิวคลีโอไทด์และทำให้เกิดการตัดเป็นเกลียวคู่ในดีเอ็นเอ นี่คือข้อแตกต่างที่สำคัญระหว่าง CRISPR และเอนไซม์จำกัด
ยิ่งไปกว่านั้น CRISPR- ยังช่วยให้ตัดได้อย่างแม่นยำมาก เมื่อเทียบกับความแตกแยกของเอ็นไซม์จำกัดนั้นแม่นยำน้อยกว่า นอกจากนี้ CRISPR ยังเป็นเทคนิคขั้นสูงในขณะที่เอ็นไซม์จำกัดเป็นพื้นฐาน
ด้านล่างอินโฟกราฟิกสรุปความแตกต่างระหว่าง CRISPR และเอนไซม์จำกัด
สรุป – CRISPR เทียบกับเอนไซม์จำกัด
CRISPR และเอนไซม์จำกัดเป็นเทคนิคสองประเภทที่ใช้ในการดัดแปลงยีน CRISPR คือการป้องกันภูมิคุ้มกันแบบปรับตัวในแบคทีเรียบางชนิดเพื่อต่อต้านการบุกรุกจาก DNA จากต่างประเทศ เป็นกลไกป้องกันตามธรรมชาติ ในทางตรงกันข้าม เอ็นไซม์จำกัดคือเอ็นโดนิวคลีเอสที่ตัดแยก DNA ที่มีเกลียวคู่ ทั้ง CRISPR และเอนไซม์จำกัดสามารถตัด DNA ออกเป็นส่วนเล็กๆ ได้ อย่างไรก็ตาม ทั้งสองเป็นแบบเฉพาะของลำดับ เมื่อเทียบกับ CRISPR เอ็นไซม์จำกัดเป็นเอนไซม์ดั้งเดิม CRISPR ช่วยให้สามารถตัดได้แม่นยำกว่าเอนไซม์จำกัด นี่คือบทสรุปของความแตกต่างระหว่าง CRISPR และเอนไซม์จำกัด
