Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng CRISPR at restriction enzymes ay ang CRISPR ay isang natural na nagaganap na prokaryotic immune defense mechanism na kamakailan ay ginamit para sa eukaryotic gene editing at modification habang ang restriction enzymes ay biological scissors na humahati sa mga molekula ng DNA sa mas maliliit na substance.
Ang pag-edit ng genome at pagbabago ng gene ay kawili-wili at makabagong mga larangan sa genetics at molecular biology. Ang mga pag-aaral ng gene therapy ay malawakang gumagamit ng pagbabago sa gene. Bukod dito, ang pagbabago ng gene ay kapaki-pakinabang sa pagtukoy ng mga katangian ng gene, pag-andar ng gene at kung paano maaaring makaapekto ang mga mutasyon sa gene sa paggana nito. Mahalagang makakuha ng mahusay at maaasahang mga paraan upang makagawa ng tumpak, naka-target na mga pagbabago sa genome ng mga buhay na selula. Ang mga enzyme ng CRISPR at mga paghihigpit ay gumaganap ng mga pangunahing tungkulin sa mga pagbabago sa gene. Binabago ng CRISPR ang mga gene na may mataas na katumpakan. Gumagana ang mga restriction enzymes bilang biological scissors na humahati sa mga molekula ng DNA sa mas maliliit na substance.
Ano ang CRISPR?
Ang CRISPR system ay isang natural na mekanismo na naroroon sa ilang bacteria kabilang ang E. coli at Archea. Ito ay isang adaptive immune protection laban sa mga dayuhang pagsalakay na nakabatay sa DNA. Bukod dito, ito ay isang mekanismong tukoy sa pagkakasunud-sunod. Ang sistema ng CRISPR ay naglalaman ng ilang elemento ng pag-uulit ng DNA. Ang mga elementong ito ay sinasagisag ng mga maikling sequence ng "spacer" na nagmula sa dayuhang DNA at maramihang Cas genes. Ang ilan sa mga gen ng Cas ay mga nucleases. Kaya, ang kumpletong immune system ay tinatawag na CRISPR/Cas system.
Ang CRISPR/Cas system ay gumagana sa apat na hakbang:
- Ang sistema ay genetically tethering invading phage at plasmid DNA segments (spacers) sa CRISPR loci (tinatawag na spacer acquisition step).
- crRNA maturation step – Isinasalin at pinoproseso ng host ang CRISPR loci para bumuo ng mature na CRISPR RNA (crRNA) na naglalaman ng parehong CRISPR repeat elements at integrated spacer element.
- Natutukoy ng crRNA ang mga homologous na pagkakasunud-sunod ng DNA sa pamamagitan ng komplementaryong pagpapares ng base. Mahalaga ito kapag may impeksyon at may nakakahawang ahente.
- Target interference na hakbang – nakakakita ang crRNA ng dayuhang DNA, bumubuo ng complex kasama ng dayuhang DNA at pinoprotektahan ang host laban sa dayuhang DNA.
Sa kasalukuyan, ang CRISPR/Cas9 system ay ginagamit upang baguhin o baguhin ang mammalian genome sa pamamagitan ng alinman sa transcription repression o activation. Ang mga selulang mammalian ay maaaring tumugon sa CRISPR/Cas9 mediated DNA break sa pamamagitan ng paggamit ng mekanismo ng pagkumpuni. Maari itong gawin gamit ang non-homologous end joining method (NHEJ) o homology-directed repair (HDR). Ang parehong mga mekanismo ng pagkukumpuni ay nagaganap sa pamamagitan ng pagpapakilala ng mga double-stranded break. Nagreresulta ito sa pag-edit ng mammalian gene. Ang NHEJ ay maaaring humantong sa ablation ng mga mutation ng gene at maaaring magamit upang lumikha ng pagkawala ng mga epekto ng function. Maaaring gamitin ang HDR para sa pagpapakilala ng mga partikular na point mutations o pagpapakilala ng mga segment ng DNA na may iba't ibang haba. Sa kasalukuyan, ang CRISPR/Cas system ay ginagamit sa mga larangan ng therapeutic, biomedical, agricultural at research application.
Ano ang Restriction Enzymes?
Ang isang restriction enzyme, na mas karaniwang tinutukoy bilang restriction endonuclease, ay may kakayahang hatiin ang mga molekula ng DNA sa maliliit na fragment. Ang proseso ng cleaving ay nangyayari malapit o sa isang espesyal na lugar ng pagkilala ng molekula ng DNA na tinatawag na isang restriction site. Ang isang recognition site ay karaniwang binubuo ng 4-8 base pairs. Depende sa lugar ng cleavage, ang mga restriction enzymes ay maaaring may apat (04) na magkakaibang uri: Type I, Type II, Type III at Type IV. Maliban sa lugar ng cleavage, ang mga salik gaya ng komposisyon, kinakailangan ng mga co-factor at ang kundisyon ng target na sequence ay isinasaalang-alang kapag hinahati ang mga restriction enzyme sa apat na grupo.
Sa panahon ng cleavage ng DNA molecules, ang cleaving site ay maaaring nasa restriction site mismo o sa layo mula sa restriction site. Ang mga restriction enzymes ay gumagawa ng dalawang incisions sa bawat isa sa sugar-phosphate backbone sa double helix ng DNA.
Figure 02: Restriction Enzymes
Restriction enzymes ay pangunahing matatagpuan sa Achaea at bacteria. Ginagamit nila ang mga enzyme na ito bilang isang mekanismo ng pagtatanggol laban sa mga sumasalakay na mga virus. Ang mga restriction enzymes ay pumuputol sa dayuhang (pathogenic) na DNA ngunit hindi sa kanilang sariling DNA. Ang kanilang sariling DNA ay pinoprotektahan ng isang enzyme na kilala bilang methyltransferase, na gumagawa ng mga pagbabago sa host DNA at pinipigilan ang cleavage.
Type I restriction enzyme ay nagtataglay ng cleaving site na malayo sa recognition site. Ang paggana ng enzyme ay nangangailangan ng ATP at ang protina, S-adenosyl-L-methionine. Ang type I restriction enzyme ay itinuturing na multifunctional dahil sa pagkakaroon ng parehong mga aktibidad sa paghihigpit at methylase. Ang type II restriction enzymes ay dumidikit sa mismong lugar ng pagkilala o sa mas malapit na distansya dito. Nangangailangan lamang ito ng magnesium (Mg) para sa paggana nito. Ang type II restriction enzymes ay may isang function lamang at independyente sa methylase.
Ano ang Pagkakatulad sa pagitan ng CRISPR at Restriction Enzymes?
- Ang CRISPR at restriction enzymes ay mahalagang tool sa pagbabago ng gene.
- Bahagi ng CRISPR o Cas9 at mga restriction enzymes ay mga endonucleases.
- Maaaring makilala ng dalawa ang mga katangian ng pagkakasunud-sunod ng DNA at mag-cleave ng DNA.
- Ang mga ito ay nasa bacteria at archaea.
- Parehong CRISPR at restriction enzymes ay sequence-specific.
Ano ang Pagkakaiba sa pagitan ng CRISPR at Restriction Enzymes?
Ang CRISPR-Cas system ay isang prokaryotic immune system na nagbibigay ng paglaban sa mga dayuhang genetic na elemento. Sa kabilang banda, ang mga restriction enzymes ay mga endonucleases na kumikilala sa isang tiyak na pagkakasunud-sunod ng mga nucleotide at gumagawa ng double-stranded cut sa DNA. Kaya, ito ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng CRISPR at restriction enzymes.
Bukod dito, ang CRISPR- ay nagbibigay-daan sa mga napakatumpak na pagbawas. Kung ihahambing doon, ang paghihigpit ng cleavage ng enzyme ay hindi gaanong tumpak. Higit pa rito, ang CRISPR ay isang advanced na diskarte habang ang mga restriction enzyme ay primitive.
Sa ibaba ng infographic ay nagbubuod ng pagkakaiba sa pagitan ng CRISPR at restriction enzymes.
Buod – CRISPR vs Restriction Enzymes
Ang CRISPR at restriction enzymes ay dalawang uri ng pamamaraan na ginagamit sa pagbabago ng gene. Ang CRISPR ay adaptive immune protection na isinasagawa sa ilang bakterya laban sa mga dayuhang pagsalakay na nakabatay sa DNA. Ito ay isang natural na mekanismo ng pagtatanggol. Sa kabaligtaran, ang mga restriction enzymes ay mga endonucleases na pumuputol sa double-stranded na DNA. Parehong CRISPR at restriction enzymes ay kayang i-cut ang DNA sa maliliit na segment. Gayunpaman, pareho ang sequence-specific. Sa paghahambing sa CRISPR, ang mga restriction enzymes ay primitive. Ang CRISPR ay nagbibigay-daan sa lubos na tumpak na mga pagbawas kaysa sa mga restriction enzymes. Kaya, ito ang buod ng pagkakaiba sa pagitan ng CRISPR at restriction enzymes.
