الفرق الرئيسي بين كريسبر والإنزيمات التقييدية هو أن كريسبر هي آلية دفاع مناعي بدائية النواة تحدث بشكل طبيعي والتي تم استخدامها مؤخرًا لتحرير وتعديل الجينات حقيقية النواة بينما إنزيمات التقييد هي مقص بيولوجي يشق جزيئات الحمض النووي إلى مواد أصغر.
يعد تحرير الجينوم وتعديل الجينات من المجالات المثيرة للاهتمام والمبتكرة في علم الوراثة والبيولوجيا الجزيئية. تستخدم دراسات العلاج الجيني على نطاق واسع تعديل الجينات. علاوة على ذلك ، يعد تعديل الجين مفيدًا في تحديد خصائص الجين ووظائف الجين وكيف يمكن أن تؤثر الطفرات في الجين على وظيفته.من المهم استنباط طرق فعالة وموثوقة لإجراء تغييرات دقيقة ومستهدفة على جينوم الخلايا الحية. تلعب إنزيمات كريسبر والقيود أدوارًا رئيسية في التعديلات الجينية. تعدل تقنية كريسبر الجينات بدقة عالية. تعمل إنزيمات التقييد كمقص بيولوجي يشق جزيئات الحمض النووي إلى مواد أصغر.
ما هي كريسبر؟
نظام كريسبر هو آلية طبيعية موجودة في بعض البكتيريا بما في ذلك E. coli و Archea. إنها حماية مناعية تكيفية ضد الغزوات الأجنبية القائمة على الحمض النووي. علاوة على ذلك ، إنها آلية خاصة بالتسلسل. يحتوي نظام كريسبر على العديد من عناصر تكرار الحمض النووي. تتخلل هذه العناصر متواليات "مباعدة" قصيرة مشتقة من DNA غريب وجينات متعددة Cas. بعض جينات Cas هي نوكليازات. وبالتالي ، يشار إلى نظام المناعة الكامل بنظام CRISPR / Cas.
يعمل نظام CRISPR / Cas في أربع خطوات:
- النظام الذي يربط وراثيًا أجزاء الحمض النووي الغازية والعاثية (الفواصل) في مواقع كريسبر (تسمى خطوة اكتساب المباعد).
- خطوة نضج crRNA - يقوم المضيف بنسخ ومعالجة مواقع CRISPR لتوليد CRISPR RNA الناضج (crRNA) الذي يحتوي على عناصر تكرار CRISPR وعنصر المباعد المتكامل.
- يكتشف crRNA تسلسل الحمض النووي المتماثل عن طريق الاقتران الأساسي التكميلي. هذا مهم عند وجود عدوى ووجود عامل معدي.
- خطوة تداخل الهدف - يكتشف crRNA الحمض النووي الغريب ، ويشكل معقدًا مع الحمض النووي الغريب ويحمي المضيف من الحمض النووي الغريب.
في الوقت الحاضر ، يتم استخدام نظام CRISPR / Cas9 لتغيير أو تعديل جينوم الثدييات إما عن طريق قمع النسخ أو التنشيط. يمكن لخلايا الثدييات الاستجابة لكسر الحمض النووي CRISPR / Cas9 بوساطة من خلال اعتماد آلية الإصلاح.يمكن أن يتم ذلك باستخدام طريقة الانضمام غير المتجانسة (NHEJ) أو الإصلاح الموجه بالتماثل (HDR). تتم كلتا آليتي الإصلاح عن طريق إدخال فواصل مزدوجة تقطعت بهم السبل. ينتج عن هذا تحرير الجينات في الثدييات. يمكن أن يؤدي NHEJ إلى استئصال الطفرات الجينية ويمكن استخدامه لإنشاء تأثيرات فقدان الوظيفة. يمكن استخدام HDR لإدخال طفرات نقطية محددة أو إدخال مقاطع DNA ذات أطوال مختلفة. في الوقت الحاضر ، يتم استخدام نظام CRISPR / Cas في مجالات التطبيقات العلاجية والطبية الحيوية والزراعية والبحثية.
ما هي إنزيمات التقييد؟
إنزيم التقييد ، الذي يشار إليه بشكل شائع باسم نوكلياز مقيد ، لديه القدرة على شطر جزيئات الحمض النووي إلى أجزاء صغيرة. تحدث عملية الانقسام بالقرب أو في موقع التعرف الخاص على جزيء الحمض النووي يسمى موقع التقييد. يتكون موقع التعرف عادةً من 4-8 أزواج أساسية. اعتمادًا على موقع الانقسام ، يمكن أن تكون إنزيمات التقييد من أربعة (04) أنواع مختلفة: النوع الأول والنوع الثاني والنوع الثالث والنوع الرابع.بخلاف موقع الانقسام ، يتم أخذ عوامل مثل التركيب ومتطلبات العوامل المشتركة وحالة التسلسل المستهدف في الاعتبار عند التفريق بين إنزيمات التقييد إلى أربع مجموعات.
أثناء انقسام جزيئات الحمض النووي ، يمكن أن يكون موقع الانقسام إما في موقع التقييد نفسه أو على مسافة من موقع التقييد. تنشئ إنزيمات التقييد شقين من خلال كل من العمود الفقري للسكر والفوسفات في الحلزون المزدوج للحمض النووي.
الشكل 02: إنزيمات التقييد
توجد إنزيمات التقييد بشكل أساسي في Achaea والبكتيريا. يستخدمون هذه الإنزيمات كآلية دفاع ضد الفيروسات الغازية. إنزيمات التقييد تشق الحمض النووي الأجنبي (الممرض) ولكن ليس الحمض النووي الخاص بها.الحمض النووي الخاص بهم محمي بواسطة إنزيم يعرف باسم ميثيل ترانسفيراز ، والذي يقوم بإجراء تعديلات في الحمض النووي المضيف ويمنع الانقسام.
يمتلك إنزيم التقييد من النوع الأول موقع انقسام بعيد عن موقع التعرف. يتطلب عمل الإنزيم ATP والبروتين S-adenosyl-L-methionine. يعتبر إنزيم التقييد من النوع الأول متعدد الوظائف بسبب وجود كل من أنشطة التقييد والميثيلاز. تنقسم إنزيمات التقييد من النوع الثاني داخل موقع التعرف نفسه أو على مسافة أقرب منه. يتطلب فقط المغنيسيوم (Mg) لوظيفته. إنزيمات تقييد النوع الثاني لها وظيفة واحدة فقط وهي مستقلة عن الميثيلاز.
ما هي أوجه التشابه بين كريسبر وأنزيمات التقييد؟
- كريسبر وإنزيمات التقييد هي أدوات مهمة في تعديل الجينات.
- جزء من كريسبر أو كاس 9 وإنزيمات التقييد هي نوكليازات داخلية.
- يمكن لكليهما التعرف على تسلسل الحمض النووي المميز وشق الحمض النووي.
- توجد في البكتيريا والعتائق.
- كل من إنزيمات CRISPR وإنزيمات التقييد خاصة بالتسلسل.
ما الفرق بين كريسبر وأنزيمات التقييد؟
نظام CRISPR-Cas هو نظام مناعي بدائي النواة يمنح مقاومة للعناصر الجينية الأجنبية. من ناحية أخرى ، فإن الإنزيمات المقيدة هي نوكليازات داخلية تتعرف على تسلسل معين من النيوكليوتيدات وتنتج قطعًا مزدوج الشريطة في الحمض النووي. إذن ، هذا هو الفرق الرئيسي بين كريسبر والإنزيمات التقييدية.
علاوة على ذلك ، تتيح تقنية CRISPR إجراء عمليات قطع دقيقة للغاية. بالمقارنة مع ذلك ، فإن انقسام إنزيم التقييد أقل دقة. علاوة على ذلك ، تعد كريسبر تقنية متقدمة بينما إنزيمات التقييد بدائية.
أدناه مخطط بياني يلخص الفرق بين كريسبر وإنزيمات التقييد.
ملخص - كريسبر مقابل إنزيمات التقييد
كريسبر والإنزيمات التقييدية نوعان من التقنيات المستخدمة في تعديل الجينات. كريسبر هو حماية مناعية تكيفية يتم تنفيذها في بعض البكتيريا ضد غزوات الحمض النووي الأجنبية. إنها آلية دفاع طبيعية. في المقابل ، فإن إنزيمات التقييد هي نوكليازات داخلية تشق الحمض النووي المزدوج الشريطة. كل من كريسبر والإنزيمات التقييدية قادرة على قطع الحمض النووي إلى أجزاء صغيرة. ومع ذلك ، كلاهما محدد التسلسل. بالمقارنة مع كريسبر ، فإن إنزيمات التقييد بدائية. تسمح تقنية CRISPR بتقطيعات دقيقة للغاية مقارنة بالأنزيمات المقيدة. إذن ، هذا هو ملخص الفرق بين كريسبر والإنزيمات التقييدية.
