Hauptunterschied – CRISPR vs. RNAi
Genome Editing und Genmodifikation sind aufstrebende Interessengebiete in der Genetik und Molekularbiologie. Die Genmodifikation ist für Gentherapiestudien weit verbreitet und wird auch verwendet, um die Eigenschaften des Gens, die Funktionalität des Gens und wie Mutationen im Gen seine Funktion beeinflussen könnten, zu identifizieren. Es ist wichtig, effiziente und zuverlässige Methoden zu entwickeln, um präzise und gezielte Veränderungen am Genom lebender Zellen vorzunehmen. Techniken wie CRISPR und RNAi werden verwendet, um Gene mit hoher Präzision zu modifizieren. CRISPR oder Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats ist ein natürlich vorkommender prokaryotischer Immunabwehrmechanismus, der kürzlich zur Bearbeitung und Modifikation von eukaryotischen Genen verwendet wurde. RNAi oder RNA-Interferenz ist eine sequenzspezifische Methode zum Stilllegen von Genen durch Einführen kleiner doppelsträngiger RNA, die mit Nukleinsäuren vermittelt und die Genexpression reguliert. Dies ist der Hauptunterschied zwischen CRISPR und RNAi.
Was ist CRISPR?
Das CRISPR-System ist ein natürlicher Mechanismus, der in einigen Bakterien vorhanden ist, darunter E. coli und Archea. Es ist ein adaptiver Immunschutz gegen fremde DNA-basierte Invasionen. Es ist ein sequenzspezifischer Mechanismus. Das CRISPR-System enthält mehrere DNA-Wiederholungselemente. Diese Elemente sind mit kurzen „Spacer“-Sequenzen durchsetzt, die von fremder DNA und mehreren Cas-Genen stammen. Einige der Cas-Gene sind Nukleasen. Daher wird das gesamte Immunsystem als CRISPR/Cas-System bezeichnet.
Abbildung 01: CRISPR/ Cas-System
Das CRISPR/Cas-System funktioniert in vier Schritten.
- Das System bindet eindringende Phagen- und Plasmid-DNA-Segmente (Spacer) genetisch an CRISPR-Loci (als Spacer-Akquisitionsschritt bezeichnet).
- crRNA-Reifungsschritt – Der Wirt transkribiert und verarbeitet CRISPR-Loci, um reife CRISPR-RNA (crRNA) zu erzeugen, die sowohl CRISPR-Wiederholungselemente als auch die integrierten Spacer-Elemente enthält.
- Nachweis der crRNA – Dies wird durch komplementäre Basenpaarung erleichtert. Dies ist wichtig, wenn eine Infektion vorliegt und ein Infektionserreger vorhanden ist.
- Zielinterferenzschritt – crRNA erkennt fremde DNA, bildet einen Komplex mit der fremden DNA und schützt den Wirt vor der fremden DNA.
Derzeit wird das CRISPR/Cas-System verwendet, um das Säugetiergenom entweder durch Transkriptionsrepression oder -aktivierung zu verändern oder zu modifizieren. Die Säugetierzellen können auf CRISPR/Cas9-vermittelte DNA-Brüche reagieren, indem sie einen Reparaturmechanismus übernehmen. Dies kann entweder mit der nicht-homologen Endverbindungsmethode (NHEJ) oder der homologiegesteuerten Reparatur (HDR) erfolgen. Beide Reparaturmechanismen erfolgen durch das Einführen von Doppelstrangbrüchen. Dies führt zu einer Bearbeitung des Säugetiergens. Daher wird das CRISPR/Cas-System derzeit in den Bereichen therapeutischer, biomedizinischer, landwirtschaftlicher und Forschungsanwendungen eingesetzt.
Was ist RNAi?
RNA-Interferenz ist eine doppelsträngige RNA-vermittelte Technik, die verwendet wird, um die Genexpression zu regulieren. Die hauptsächlich beteiligte Verbindung sind kleine interferierende RNAs (siRNAs). Die siRNAs sind eine spezielle Art von doppelsträngigen RNAs mit einem 3'-Überhang von zwei Nukleotiden und einer 5'-Phosphatgruppe. Der RNA-induzierte Silencing-Komplex (RISC) wird während einer RNA-Interferenz gebildet, die zum Abbau des an die siRNA gebundenen Gens führen würde.
Abbildung 02: RNAi
Der Ablauf der RNAi ist wie folgt.
- Die doppelsträngige RNA wird im Zytoplasma von einer Endoribonuclease vom Typ RNase III namens Dicer verarbeitet, um ~21 Nukleotide lange siRNAs zu erzeugen
- Transfer von siRNA-gebundenem Dicer zu Argonaute mit Hilfe von doppelsträngigen RNA-bindenden Proteinen (dsRNABP).
- Bindung von Argonaute an einen Strang des Duplex (Leitstrang). Dadurch wird der andere Strang verschoben. Dies führt zu einem Ganzprotein-RNA-Komplex, der als RISC bezeichnet wird.
- Die Paarung des RISC-Komplexes mit einzelsträngiger Leit-RNA, die an die Argonaute gebunden ist.
- Die Paarung des homologen RNA-Targets mit der Leit-RNA.
- Aktivierung von Argonaut, die zum Abbau der Ziel-RNA führt
Was ist die Ähnlichkeit zwischen CRISPR und RNAi?
Beide werden als Forschungswerkzeuge zur Veränderung der Genexpression verwendet
Was ist der Unterschied zwischen CRISPR und RNAi?
CRISPR vs. RNAi |
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| CRISPR ist ein Immunabwehrmechanismus, der kürzlich zur Bearbeitung und Modifikation von eukaryotischen Genen verwendet wurde. | RNAi ist eine sequenzspezifische Methode zum Stummsch alten von Genen durch Einführen kleiner doppelsträngiger |
| Zielsequenz | |
| Synthetische RNA (Leit-RNA) ist die Targeting-Sequenz von CRISPR. | siRNA ist die Zielsequenz von RNAi. |
| Effizienz bei der Genunterdrückung | |
| Geringer CRISPR | Hoch in RNAi |
| Effekte | |
| Knockdown von Genen tritt bei CRISPR auf. | Knockout / Silencing tritt bei RNAi auf. |
Zusammenfassung – CRISPR vs. RNAi
CRISPR oder Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats ist ein natürlich vorkommender prokaryotischer Immunabwehrmechanismus, der kürzlich zur Bearbeitung und Modifikation von eukaryotischen Genen verwendet wurde. RNAi oder RNA-Interferenz ist eine sequenzspezifische Methode zum Stilllegen von Genen durch Einführen kleiner doppelsträngiger RNA, die mit Nukleinsäuren vermittelt und die Genexpression reguliert. Dies kann als grundlegender Unterschied zwischen CRISPR und RNAi angesehen werden. Beide Techniken, CRISPR/Cas und RNAi, sind leistungsstarke Werkzeuge für Genmanipulationen, obwohl CRISPR/Cas RNAi sicherlich überlegen ist, da es verwendet werden kann, um sowohl Insertionen als auch Deletionen zu induzieren. Die Spezifität ist auch im CRISPR/Cas-System hoch.
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