CRISPR va cheklovchi fermentlar oʻrtasidagi asosiy farq shundaki, CRISPR tabiiy ravishda paydo boʻlgan prokaryotik immun himoya mexanizmi boʻlib, u yaqinda eukaryotik genlarni tahrirlash va modifikatsiyalash uchun ishlatilgan, cheklovchi fermentlar esa DNK molekulalarini kichikroq moddalarga ajratadigan biologik qaychidir.
Genomni tahrirlash va gen modifikatsiyasi genetika va molekulyar biologiyaning qiziqarli va innovatsion sohalaridir. Gen terapiyasi tadqiqotlarida gen modifikatsiyasidan keng foydalaniladi. Bundan tashqari, gen modifikatsiyasi genning xususiyatlarini, genning funksionalligini va gendagi mutatsiyalar uning funktsiyasiga qanday ta'sir qilishi mumkinligini aniqlashda foydalidir. Tirik hujayralar genomiga aniq, maqsadli o'zgarishlar kiritishning samarali va ishonchli usullarini topish muhimdir. CRISPR va cheklash fermentlari gen modifikatsiyalarida asosiy rol o'ynaydi. CRISPR genlarni yuqori aniqlik bilan o'zgartiradi. Cheklovchi fermentlar DNK molekulalarini kichikroq moddalarga ajratadigan biologik qaychi sifatida ishlaydi.
CRISPR nima?
CRISPR tizimi ba'zi bakteriyalarda, jumladan E. coli va arxeyada mavjud bo'lgan tabiiy mexanizmdir. Bu begona DNKga asoslangan bosqinlarga qarshi moslashuvchan immunitet himoyasi. Bundan tashqari, bu ketma-ketlikka xos mexanizmdir. CRISPR tizimi bir nechta DNK takrorlash elementlarini o'z ichiga oladi. Bu elementlar xorijiy DNK va bir nechta Cas genlaridan olingan qisqa "oraliq" ketma-ketliklar bilan kesishadi. Cas genlarining ba'zilari nukleazlardir. Shunday qilib, to'liq immunitet tizimi CRISPR/Cas tizimi deb ataladi.
CRISPR/Cas tizimi to'rt bosqichda ishlaydi:
- Tizim genetik jihatdan bostirib kiruvchi fag va plazmid DNK segmentlarini (boʻshliqlar) CRISPR lokuslariga bogʻlaydi (boʻshliqni olish bosqichi deb ataladi).
- crRNKning yetilish bosqichi – Xost CRISPR takrorlash elementlari va integratsiyalangan ajratuvchi elementni oʻz ichiga olgan etuk CRISPR RNK (crRNK) hosil qilish uchun CRISPR lokuslarini transkripsiyalaydi va qayta ishlaydi.
- KrRNK homolog DNK ketma-ketligini qoʻshimcha asoslar juftligi orqali aniqlaydi. Bu infektsiya va yuqumli agent mavjud bo'lganda muhim ahamiyatga ega.
- Maqsadli interferensiya bosqichi – crRNK begona DNKni aniqlaydi, begona DNK bilan kompleks hosil qiladi va xostni begona DNKdan himoya qiladi.
Hozirda CRISPR/Cas9 tizimi sutemizuvchilar genomini transkripsiyani bostirish yoki faollashtirish orqali oʻzgartirish yoki oʻzgartirish uchun ishlatiladi. Sutemizuvchilar hujayralari ta'mirlash mexanizmini qabul qilish orqali CRISPR/Cas9 vositachiligidagi DNK buzilishlariga javob berishi mumkin. Bu gomologik bo'lmagan uchini birlashtirish usuli (NHEJ) yoki homologiyaga yo'n altirilgan tuzatish (HDR) yordamida amalga oshirilishi mumkin. Ushbu ikkala ta'mirlash mexanizmi ham ikki qatorli tanaffuslarni kiritish orqali amalga oshiriladi. Bu sutemizuvchilar genini tahrirlashga olib keladi. NHEJ gen mutatsiyalarining ablatsiyasiga olib kelishi mumkin va funktsiya ta'sirini yo'qotish uchun ishlatilishi mumkin. HDR maxsus nuqta mutatsiyalarini kiritish yoki turli uzunlikdagi DNK segmentlarini kiritish uchun ishlatilishi mumkin. Hozirda CRISPR/ Cas tizimi terapevtik, biotibbiyot, qishloq xo'jaligi va tadqiqot sohalarida qo'llaniladi.
Cheklash fermentlari nima?
Odatda cheklovchi endonukleaza deb ataladigan cheklash fermenti DNK molekulalarini mayda bo'laklarga bo'lish qobiliyatiga ega. Yirilish jarayoni DNK molekulasining maxsus tanib olish joyi yaqinida yoki cheklash joyi deb ataladigan joyda sodir bo'ladi. Tanib olish sayti odatda 4-8 ta asosiy juftlikdan iborat. Ajralish joyiga qarab, cheklovchi fermentlar to'rtta (04) xil bo'lishi mumkin: I toifa, II tip, III toifa va IV tip. Cheklov fermentlarini to'rt guruhga ajratishda parchalanish joyidan tashqari, tarkibi, ko-faktorlar talabi va maqsadli ketma-ketlikning holati kabi omillar hisobga olinadi.
DNK molekulalarining parchalanishi vaqtida ajralish joyi cheklash joyining o'zida yoki cheklash joyidan uzoqda bo'lishi mumkin. Cheklovchi fermentlar DNKning qoʻsh spiralidagi qand-fosfat magistralining har birida ikkita kesma hosil qiladi.
02-rasm: cheklovchi fermentlar
Cheklash fermentlari asosan Achaea va bakteriyalarda uchraydi. Ular ushbu fermentlarni bosqinchi viruslarga qarshi himoya mexanizmi sifatida ishlatadilar. Cheklovchi fermentlar begona (patogen) DNKni parchalaydi, lekin o'z DNKsini emas. Ularning DNKsi metiltransferaza deb nomlanuvchi ferment bilan himoyalangan bo‘lib, u xost DNKida o‘zgarishlarni amalga oshiradi va parchalanishning oldini oladi.
I-toifa cheklov fermenti tanib olish joyidan uzoqda joylashgan boʻlinish joyiga ega. Fermentning ishlashi uchun ATP va oqsil, S-adenozil-L-metionin kerak. I tur cheklash fermenti ham cheklovchi, ham metilaz faolligi mavjudligi sababli ko‘p funksiyali hisoblanadi. II turdagi cheklovchi fermentlar tanib olish joyining o'zida yoki undan yaqinroq masofada yorilib ketadi. Uning vazifasi uchun faqat magniy (Mg) kerak. II turdagi cheklovchi fermentlar faqat bitta funktsiyaga ega va metilazaga bog'liq emas.
CRISPR va cheklovchi fermentlar oʻrtasidagi oʻxshashliklar qanday?
- CRISPR va cheklovchi fermentlar gen modifikatsiyasida muhim vositadir.
- CRISPR yoki Cas9 ning bir qismi va cheklovchi fermentlar endonukleazlardir.
- Ikkalasi ham xarakterli DNK ketma-ketligini taniy oladi va DNKni ajrata oladi.
- Ular bakteriyalar va arxeyalarda mavjud.
- CRISPR ham, cheklash fermentlari ham ketma-ketlikka xosdir.
CRISPR va cheklovchi fermentlar oʻrtasidagi farq nima?
CRISPR-Cas tizimi prokaryotik immunitet tizimi bo'lib, begona genetik elementlarga qarshilik ko'rsatadi. Boshqa tomondan, cheklash fermentlari - bu nukleotidlarning ma'lum bir ketma-ketligini taniydigan va DNKda ikki ipli kesma hosil qiluvchi endonukleazlar. Demak, bu CRISPR va cheklovchi fermentlar oʻrtasidagi asosiy farq.
Bundan tashqari, CRISPR- juda aniq kesish imkonini beradi. Shu bilan solishtirganda, cheklash fermenti bo'linishi kamroq aniq. Bundan tashqari, CRISPR ilg'or texnika bo'lib, cheklovchi fermentlar ibtidoiydir.
Quyida infografikada CRISPR va cheklovchi fermentlar oʻrtasidagi farq jamlangan.
Xulosa – CRISPR va cheklovchi fermentlar
CRISPR va cheklovchi fermentlar gen modifikatsiyasida qoʻllaniladigan ikki turdagi texnikadir. CRISPR - bu ba'zi bakteriyalarda DNK asosidagi begona invaziyalarga qarshi amalga oshiriladigan adaptiv immunitet himoyasi. Bu tabiiy himoya mexanizmi. Bundan farqli o'laroq, cheklash fermentlari ikki zanjirli DNKni parchalaydigan endonukleazlardir. CRISPR ham, cheklash fermentlari ham DNKni kichik segmentlarga kesib tashlashga qodir. Biroq, ikkalasi ham ketma-ketlikka xosdir. CRISPR bilan taqqoslaganda, cheklash fermentlari ibtidoiydir. CRISPR cheklash fermentlariga qaraganda juda aniq kesish imkonini beradi. Shunday qilib, bu CRISPR va cheklovchi fermentlar o'rtasidagi farqning qisqacha mazmuni.
