Dallimi kryesor midis CRISPR dhe enzimave kufizuese është se CRISPR është një mekanizëm mbrojtës imun prokariotik natyral që është përdorur kohët e fundit për modifikimin dhe modifikimin e gjeneve eukariote ndërsa enzimat kufizuese janë gërshërë biologjike të cilat i ndajnë molekulat e ADN-së në substanca më të vogla.
Redaktimi i gjenomit dhe modifikimi i gjeneve janë fusha interesante dhe novatore në gjenetikë dhe biologji molekulare. Studimet e terapisë gjenetike përdorin gjerësisht modifikimin e gjeneve. Për më tepër, modifikimi i gjenit është i dobishëm në identifikimin e vetive të gjenit, funksionalitetin e gjenit dhe se si mutacionet në gjen mund të ndikojnë në funksionin e tij. Është e rëndësishme të nxirren mënyra efikase dhe të besueshme për të bërë ndryshime të sakta dhe të synuara në gjenomin e qelizave të gjalla. CRISPR dhe enzimat kufizuese luajnë një rol kyç në modifikimet e gjeneve. CRISPR modifikon gjenet me saktësi të lartë. Enzimat kufizuese punojnë si gërshërë biologjike të cilat i ndajnë molekulat e ADN-së në substanca më të vogla.
Çfarë është CRISPR?
Sistemi CRISPR është një mekanizëm natyror i pranishëm në disa baktere duke përfshirë E. coli dhe Archea. Është një mbrojtje imunologjike adaptive kundër pushtimeve të huaja të bazuara në ADN. Për më tepër, është një mekanizëm specifik për sekuencën. Sistemi CRISPR përmban disa elementë të përsëritur të ADN-së. Këta elementë janë të ndërthurur me sekuenca të shkurtra "spacer" që rrjedhin nga ADN-ja e huaj dhe gjene të shumta Cas. Disa nga gjenet Cas janë nukleaza. Kështu, sistemi i plotë imunitar quhet sistemi CRISPR/Cas.
Sistemi CRISPR/Cas funksionon në katër hapa:
- Sistemi që lidh gjenetikisht segmentet e ADN-së pushtuese të fagut dhe plazmideve (spaceers) në lokacionet CRISPR (i quajtur hapi i marrjes së ndarësit).
- Hapi i maturimit të crRNA – Pritësi transkripton dhe përpunon lokuset CRISPR për të gjeneruar CRISPR ARN të pjekur (crRNA) që përmban të dy elementët e përsëritur CRISPR dhe elementin ndarës të integruar.
- CrRNA zbulon sekuenca homologe të ADN-së me çiftimin e bazave plotësuese. Kjo është e rëndësishme kur një infeksion është i pranishëm dhe një agjent infektiv.
- Hapi i interferencës së synuar – ARN-ja zbulon ADN-në e huaj, formon një kompleks me ADN-në e huaj dhe mbron bujtësin kundër ADN-së së huaj.
Për momentin, sistemi CRISPR/Cas9 përdoret për të ndryshuar ose modifikuar gjenomin e gjitarëve ose me shtypjen e transkriptimit ose me aktivizimin. Qelizat e gjitarëve mund t'i përgjigjen thyerjeve të ADN-së të ndërmjetësuara nga CRISPR/Cas9 duke adoptuar mekanizmin e riparimit. Mund të bëhet ose duke përdorur metodën e lidhjes fundore jo-homologe (NHEJ) ose riparimin e drejtuar nga homologjia (HDR). Të dy këta mekanizma riparimi ndodhin duke futur thyerje me dy fije. Kjo rezulton në modifikimin e gjeneve të gjitarëve. NHEJ mund të çojë në heqje të mutacioneve të gjeneve dhe mund të përdoret për të krijuar një humbje të efekteve të funksionit. HDR mund të përdoret për futjen e mutacioneve pika specifike ose futjen e segmenteve të ADN-së me gjatësi të ndryshme. Aktualisht, sistemi CRISPR/ Cas përdoret në fushat e aplikimeve terapeutike, biomjekësore, bujqësore dhe kërkimore.
Çfarë janë enzimat kufizuese?
Një enzimë kufizuese, e quajtur më shpesh si një endonukleazë kufizuese, ka aftësinë të ndajë molekulat e ADN-së në fragmente të vogla. Procesi i ndarjes ndodh pranë ose në një vend të veçantë njohjeje të molekulës së ADN-së të quajtur një vend kufizues. Një vend njohjeje zakonisht përbëhet nga 4-8 çifte bazash. Në varësi të vendit të ndarjes, enzimat kufizuese mund të jenë të katër (04) llojeve të ndryshme: Tipi I, Tipi II, Tipi III dhe Lloji IV. Përveç vendit të ndarjes, faktorë të tillë si përbërja, kërkesa e bashkëfaktorëve dhe gjendja e sekuencës së synuar merren parasysh kur diferencohen enzimat kufizuese në katër grupe.
Gjatë ndarjes së molekulave të ADN-së, vendi i ndarjes mund të jetë ose në vetë vendin e kufizimit ose në një distancë nga vendi i kufizimit. Enzimat kufizuese krijojnë dy prerje nëpër secilën prej shtyllës kurrizore sheqer-fosfat në spiralen e dyfishtë të ADN-së.
Figura 02: Enzimat kufizuese
Enzimat kufizuese gjenden kryesisht në Achaea dhe baktere. Ata i përdorin këto enzima si një mekanizëm mbrojtës kundër viruseve pushtuese. Enzimat kufizuese çajnë ADN-në e huaj (patogjene), por jo ADN-në e tyre. ADN-ja e tyre mbrohet nga një enzimë e njohur si metiltransferaza, e cila bën modifikime në ADN-në e bujtësit dhe parandalon ndarjen.
Enzima kufizuese e tipit I posedon një vend shkëputjeje që është larg vendit të njohjes. Funksionimi i enzimës kërkon ATP dhe proteinën, S-adenosyl-L-metionine. Enzima kufizuese e tipit I konsiderohet të jetë shumëfunksionale për shkak të pranisë së aktiviteteve të kufizimit dhe metilazës. Enzimat kufizuese të tipit II çahen brenda vetë vendit të njohjes ose në një distancë më të afërt me të. Ai kërkon vetëm magnez (Mg) për funksionin e tij. Enzimat kufizuese të tipit II kanë vetëm një funksion dhe janë të pavarura nga metilaza.
Cilat janë ngjashmëritë midis CRISPR dhe enzimave kufizuese?
- CRISPR dhe enzimat kufizuese janë mjete të rëndësishme në modifikimin e gjeneve.
- Pjesë e CRISPR ose Cas9 dhe enzimat kufizuese janë endonukleazat.
- Të dy mund të njohin sekuencat karakteristike të ADN-së dhe të çajnë ADN-në.
- Ato janë të pranishme në baktere dhe arkea.
- Edhe CRISPR dhe enzimat kufizuese janë specifike për sekuencën.
Cili është ndryshimi midis CRISPR dhe enzimave kufizuese?
Sistemi CRISPR-Cas është një sistem imunitar prokariotik që u jep rezistencë elementeve gjenetike të huaja. Nga ana tjetër, enzimat kufizuese janë endonukleaza që njohin një sekuencë specifike të nukleotideve dhe prodhojnë një prerje të dyfishtë në ADN. Pra, ky është ndryshimi kryesor midis CRISPR dhe enzimave kufizuese.
Për më tepër, CRISPR- lejon prerje jashtëzakonisht të sakta. Në krahasim me këtë, ndarja e enzimës kufizuese është më pak e saktë. Për më tepër, CRISPR është një teknikë e avancuar ndërsa enzimat kufizuese janë primitive.
Infografia e mëposhtme përmbledh ndryshimin midis CRISPR dhe enzimave kufizuese.
Përmbledhje – CRISPR vs Enzimat e Kufizimit
CRISPR dhe enzimat kufizuese janë dy lloje teknikash të përdorura në modifikimin e gjeneve. CRISPR është mbrojtje imune adaptive e ekzekutuar në disa baktere kundër pushtimeve të huaja të bazuara në ADN. Është një mekanizëm natyror mbrojtës. Në të kundërt, enzimat kufizuese janë endonukleaza që çajnë ADN-në me dy zinxhirë. Si CRISPR ashtu edhe enzimat kufizuese janë në gjendje të presin ADN-në në segmente të vogla. Sidoqoftë, të dyja janë specifike për sekuencën. Në krahasim me CRISPR, enzimat kufizuese janë primitive. CRISPR lejon prerje jashtëzakonisht të sakta sesa enzimat kufizuese. Pra, kjo është përmbledhja e ndryshimit midis CRISPR dhe enzimave kufizuese.
