Klíčový rozdíl – CRISPR vs RNAi
Editace genomu a modifikace genů jsou nadcházející oblasti zájmu v genetice a molekulární biologii. Genová modifikace je široce použitelná pro studie genové terapie a používá se také k identifikaci vlastností genu, funkčnosti genu a toho, jak by mutace v genu mohly ovlivnit jeho funkci. Je důležité vyvinout účinné a spolehlivé způsoby, jak provádět přesné a cílené změny v genomu živých buněk. Techniky jako CRISPR a RNAi se používají k modifikaci genů s vysokou přesností. CRISPR neboli Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats je přirozeně se vyskytující prokaryotický imunitní obranný mechanismus, který byl nedávno použit pro editaci a modifikaci eukaryotických genů. RNAi nebo RNA interference je sekvenčně specifická metoda k umlčení genů zavedením malé dvouvláknové RNA, která zprostředkovává nukleové kyseliny a reguluje genovou expresi. Toto je klíčový rozdíl mezi CRISPR a RNAi.
Co je CRISPR?
Systém CRISPR je přirozeným mechanismem přítomným u některých bakterií včetně E. coli a archea. Jde o adaptivní imunitní ochranu proti cizím invazím založeným na DNA. Je to sekvenčně specifický mechanismus. Systém CRISPR obsahuje několik opakujících se prvků DNA. Tyto prvky jsou proloženy krátkými „spacer“sekvencemi odvozenými z cizí DNA a více genů Cas. Některé geny Cas jsou nukleázy. Kompletní imunitní systém je tedy označován jako systém CRISPR/Cas.
Obrázek 01: Systém CRISPR/ Cas
Systém CRISPR/Cas funguje ve čtyřech krocích.
- Systém geneticky uvazuje invazní fágové a plazmidové segmenty DNA (spacery) do lokusů CRISPR (nazývaný krok akvizice spaceru).
- krok zrání crRNA – Hostitel přepíše a zpracuje lokusy CRISPR za účelem vytvoření zralé RNA CRISPR (crRNA) obsahující jak repetitivní elementy CRISPR, tak integrované spacerové elementy.
- Detekce crRNA – To je usnadněno komplementárním párováním bází. To je důležité, když je přítomna infekce a infekční agens.
- Krok cílové interference – crRNA detekuje cizí DNA, tvoří s cizí DNA komplex a chrání hostitele před cizí DNA.
V současnosti se systém CRISPR/Cas používá ke změně nebo modifikaci savčího genomu buď represí transkripce, nebo aktivací. Savčí buňky mohou reagovat na CRISPR/Cas9 zprostředkované zlomy DNA přijetím opravného mechanismu. Může to být provedeno buď metodou homologního spojování konců (NHEJ) nebo homologicky řízenou opravou (HDR). Oba tyto opravné mechanismy probíhají zavedením dvouřetězcových zlomů. To má za následek editaci savčího genu. V současnosti se tak systém CRISPR/Cas používá v oblastech terapeutických, biomedicínských, zemědělských a výzkumných aplikací.
Co je RNAi?
RNA interference je technika zprostředkovaná dvouvláknovou RNA, která se používá k regulaci genové exprese. Hlavní zahrnutou sloučeninou jsou malé interferující RNA (siRNA). SiRNA jsou speciálním typem dvouřetězcových RNA s 3' přesahem dvou nukleotidů a 5' fosfátovou skupinou. RNA indukovaný umlčovací komplex (RISC) se tvoří během RNA interference, která by vedla k degradaci genu vázaného na siRNA.
Obrázek 02: RNAi
Postup RNAi je následující.
- Dvouřetězcová RNA bude zpracována v cytoplazmě endoribonukleázou typu RNázy III zvanou Dicer, aby se vytvořily ~21 nukleotidové dlouhé siRNA
- Přenos siRNA vázaného Diceru do Argonaute pomocí dvouvláknových RNA vazebných proteinů (dsRNABP).
- Vazba Argonaute na jedno vlákno duplexu (vodící vlákno). Tím dojde k přemístění druhého vlákna. Výsledkem je celý protein – komplex RNA, který se nazývá RISC.
- Párování komplexu RISC s jednovláknovou vodící RNA navázanou na Argonaute.
- Párování homologního cíle RNA s vodící RNA.
- Aktivace argonautu vedoucí k degradaci cílové RNA
Jaká je podobnost mezi CRISPR a RNAi?
Oba se používají jako výzkumné nástroje modifikující genovou expresi
Jaký je rozdíl mezi CRISPR a RNAi?
CRISPR vs RNAi |
|
| CRISPR je imunitní obranný mechanismus, který byl nedávno použit pro editaci a modifikaci eukaryotických genů. | RNAi je sekvenčně specifická metoda k umlčení genů zavedením malých dvouřetězcových |
| Sekvence cílení | |
| Syntetická RNA (guide RNA) je cílová sekvence CRISPR. | siRNA je cílová sekvence RNAi. |
| Účinnost při potlačování genů | |
| Nízký CRISPR | Vysoká RNAi |
| Efekty | |
| Knockdown genů se vyskytuje v CRISPR. | V RNAi dochází k knockoutu / umlčení. |
Shrnutí – CRISPR vs RNAi
CRISPR neboli klastrované pravidelně propojené krátké palindromické opakování je přirozeně se vyskytující prokaryotický imunitní obranný mechanismus, který byl nedávno použit pro editaci a modifikaci eukaryotických genů. RNAi nebo RNA interference je sekvenčně specifická metoda k umlčení genů zavedením malé dvouvláknové RNA, která se zprostředkovává s nukleovými kyselinami a reguluje genovou expresi. To lze brát jako základní rozdíl mezi CRISPR a RNAi. Obě techniky, CRISPR/Cas a RNAi, jsou výkonnými nástroji pro genové manipulace, ačkoli CRISPR/Cas je určitě lepší než RNAi, protože může být použit k indukci jak inzercí, tak delecí. Specifičnost je také vysoká u systému CRISPR/Cas.
Stáhněte si PDF verzi CRISPR vs RNAi
Můžete si stáhnout PDF verzi tohoto článku a použít ji pro offline účely podle citace. Stáhněte si PDF verzi zde Rozdíl mezi CRISPR a RNAi
