La diferència clau entre CRISPR i els enzims de restricció és que CRISPR és un mecanisme de defensa immunitària procariota que s'ha utilitzat recentment per a l'edició i modificació de gens eucariotes, mentre que els enzims de restricció són unes tisores biològiques que tallen les molècules d'ADN en substàncies més petites.
L'edició del genoma i la modificació de gens són camps interessants i innovadors en genètica i biologia molecular. Els estudis de teràpia gènica utilitzen àmpliament la modificació gènica. A més, la modificació del gen és útil per identificar les propietats del gen, la funcionalitat del gen i com les mutacions en el gen podrien afectar la seva funció. És important obtenir maneres eficients i fiables de fer canvis precisos i dirigits al genoma de les cèl·lules vives. CRISPR i els enzims de restricció tenen un paper clau en les modificacions gèniques. CRISPR modifica gens amb alta precisió. Els enzims de restricció funcionen com a tisores biològiques que tallen les molècules d'ADN en substàncies més petites.
Què és CRISPR?
El sistema CRISPR és un mecanisme natural present en alguns bacteris, com ara E. coli i Archea. És una protecció immune adaptativa contra les invasions estrangeres basades en l'ADN. A més, és un mecanisme específic de la seqüència. El sistema CRISPR conté diversos elements de repetició d'ADN. Aquests elements s'intercalen amb seqüències curtes "espaiadores" derivades d'ADN estranger i múltiples gens Cas. Alguns dels gens Cas són nucleases. Per tant, el sistema immunitari complet es coneix com a sistema CRISPR/Cas.
El sistema CRISPR/Cas funciona en quatre passos:
- El sistema que uneix genèticament els segments d'ADN de fags i plasmidis invasors (espaiadors) als loci CRISPR (anomenat pas d'adquisició de l'espaiador).
- Pas de maduració crRNA: l'amfitrió transcriu i processa els loci CRISPR per generar ARN CRISPR madur (ARNcr) que conté tant elements de repetició CRISPR com l'element espaiador integrat.
- El crRNA detecta seqüències d'ADN homòlogues mitjançant l'aparellament de bases complementàries. Això és important quan hi ha una infecció i hi ha un agent infecciós.
- Pas d'interferència objectiu: l'ARNc detecta l'ADN estrany, forma un complex amb l'ADN estrany i protegeix l'hoste contra l'ADN estrany.
En l'actualitat, el sistema CRISPR/Cas9 s'utilitza per alterar o modificar el genoma dels mamífers mitjançant la repressió de la transcripció o l'activació. Les cèl·lules de mamífer poden respondre a les ruptures d'ADN mediades per CRISPR/Cas9 adoptant un mecanisme de reparació. Es pot fer mitjançant el mètode d'unió d'extrems no homòlegs (NHEJ) o reparació dirigida per homologia (HDR). Ambdós mecanismes de reparació tenen lloc mitjançant la introducció de trencaments de doble cadena. Això resulta en l'edició de gens de mamífers. NHEJ pot provocar l'ablació de mutacions gèniques i es pot utilitzar per crear efectes de pèrdua de funció. L'HDR es pot utilitzar per introduir mutacions puntuals específiques o per introduir segments d'ADN de longitud variable. Actualment, el sistema CRISPR/Cas s'utilitza en els camps de les aplicacions terapèutiques, biomèdiques, agrícoles i de recerca.
Què són els enzims de restricció?
Un enzim de restricció, més conegut com a endonucleasa de restricció, té la capacitat de tallar molècules d'ADN en petits fragments. El procés d'escissió es produeix a prop o en un lloc especial de reconeixement de la molècula d'ADN anomenat lloc de restricció. Un lloc de reconeixement normalment es compon de 4-8 parells de bases. Depenent del lloc d'escissió, els enzims de restricció poden ser de quatre (04) tipus diferents: tipus I, tipus II, tipus III i tipus IV. A part del lloc d'escissió, a l'hora de diferenciar els enzims de restricció en quatre grups, es tenen en compte factors com ara la composició, el requisit de cofactors i l'estat de la seqüència diana.
Durant la ruptura de les molècules d'ADN, el lloc d'escissió pot estar al mateix lloc de restricció o a una distància del lloc de restricció. Els enzims de restricció creen dues incisions a través de cadascuna de la columna vertebral de sucre i fosfat de la doble hèlix de l'ADN.
Figura 02: enzims de restricció
Els enzims de restricció es troben principalment a l'Acaia i als bacteris. Utilitzen aquests enzims com a mecanisme de defensa contra els virus invasors. Els enzims de restricció tallen l'ADN estrany (patogènic), però no el seu propi ADN. El seu propi ADN està protegit per un enzim conegut com a metiltransferasa, que fa modificacions en l'ADN de l'hoste i prevé la ruptura.
L'enzim de restricció de tipus I té un lloc d'escissió allunyat del lloc de reconeixement. El funcionament de l'enzim requereix ATP i la proteïna S-adenosil-L-metionina. Es considera que l'enzim de restricció de tipus I és multifuncional a causa de la presència tant d'activitats de restricció com de metilasa. Els enzims de restricció de tipus II s'escindeixen dins del propi lloc de reconeixement o a una distància més propera a aquest. Només necessita magnesi (Mg) per a la seva funció. Els enzims de restricció de tipus II només tenen una funció i són independents de la metilasa.
Quines similituds hi ha entre CRISPR i els enzims de restricció?
- CRISPR i els enzims de restricció són eines importants en la modificació de gens.
- Part de CRISPR o Cas9 i els enzims de restricció són endonucleases.
- Tots dos poden reconèixer seqüències d'ADN característiques i escindir l'ADN.
- Estan presents en bacteris i arquees.
- Tant CRISPR com els enzims de restricció són específics de la seqüència.
Quina diferència hi ha entre CRISPR i els enzims de restricció?
El sistema CRISPR-Cas és un sistema immunitari procariota que confereix resistència als elements genètics estrangers. D' altra banda, els enzims de restricció són endonucleases que reconeixen una seqüència específica de nucleòtids i produeixen un tall de doble cadena en l'ADN. Per tant, aquesta és la diferència clau entre CRISPR i els enzims de restricció.
A més, CRISPR- permet talls extremadament precisos. En comparació amb això, la divisió de l'enzim de restricció és menys precisa. A més, CRISPR és una tècnica avançada mentre que els enzims de restricció són primitius.
La infografia següent resumeix la diferència entre CRISPR i els enzims de restricció.
Resum: CRISPR vs enzims de restricció
CRISPR i els enzims de restricció són dos tipus de tècniques utilitzades en la modificació gènica. CRISPR és una protecció immune adaptativa que s'executa en alguns bacteris contra les invasions basades en l'ADN estrany. És un mecanisme de defensa natural. En canvi, els enzims de restricció són endonucleases que tallen l'ADN de doble cadena. Tant el CRISPR com els enzims de restricció són capaços de tallar l'ADN en petits segments. Tanmateix, tots dos són específics de la seqüència. En comparació amb CRISPR, els enzims de restricció són primitius. CRISPR permet talls extremadament precisos que els enzims de restricció. Per tant, aquest és el resum de la diferència entre CRISPR i enzims de restricció.
