CRISPR ilə məhdudlaşdırıcı fermentlər arasındakı əsas fərq ondan ibarətdir ki, CRISPR təbii olaraq yaranan prokaryotik immun müdafiə mexanizmidir və bu yaxınlarda eukaryotik genlərin redaktəsi və modifikasiyası üçün istifadə olunur, məhdudlaşdırıcı fermentlər isə DNT molekullarını daha kiçik maddələrə parçalayan bioloji qayçıdır.
Genomun redaktəsi və gen modifikasiyası genetika və molekulyar biologiyada maraqlı və innovativ sahələrdir. Gen terapiyası tədqiqatlarında gen modifikasiyasından geniş istifadə olunur. Bundan əlavə, gen modifikasiyası genin xüsusiyyətlərini, genin funksionallığını və gendəki mutasiyaların onun funksiyasına necə təsir edə biləcəyini müəyyən etmək üçün faydalıdır. Canlı hüceyrələrin genomunda dəqiq, məqsədyönlü dəyişikliklər etmək üçün səmərəli və etibarlı yollar əldə etmək vacibdir. CRISPR və məhdudiyyət fermentləri gen modifikasiyalarında əsas rol oynayır. CRISPR genləri yüksək dəqiqliklə dəyişdirir. Məhdudlaşdırıcı fermentlər DNT molekullarını daha kiçik maddələrə parçalayan bioloji qayçı kimi işləyir.
CRISPR nədir?
CRISPR sistemi E. coli və Archea da daxil olmaqla bəzi bakteriyalarda mövcud olan təbii mexanizmdir. Xarici DNT-yə əsaslanan işğallara qarşı adaptiv immun müdafiədir. Üstəlik, bu, ardıcıllığa xüsusi bir mexanizmdir. CRISPR sistemi bir neçə DNT təkrar elementini ehtiva edir. Bu elementlər yad DNT və çoxsaylı Cas genlərindən əldə edilən qısa “aralıq” ardıcıllıqla kəsişib. Cas genlərinin bəziləri nükleazlardır. Beləliklə, tam immun sistemi CRISPR/Cas sistemi adlanır.
CRISPR/Cas sistemi dörd mərhələdə işləyir:
- İşğal edən faj və plazmid DNT seqmentlərini (araçıları) CRISPR lokuslarına genetik olaraq bağlayan sistem (spacer əldə etmə addımı adlanır).
- crRNA yetişmə addımı – Ev sahibi həm CRISPR təkrar elementlərini, həm də inteqrasiya edilmiş boşluq elementini ehtiva edən yetkin CRISPR RNT (crRNA) yaratmaq üçün CRISPR lokuslarını transkripsiya edir və emal edir.
- CrRNT tamamlayıcı baza cütləşməsi ilə homoloji DNT ardıcıllıqlarını aşkar edir. Bu, infeksiya və yoluxucu agent mövcud olduqda vacibdir.
- Hədəf müdaxilə addımı – crRNA yad DNT-ni aşkarlayır, xarici DNT ilə kompleks əmələ gətirir və ev sahibini yad DNT-dən qoruyur.
Hazırda CRISPR/Cas9 sistemi transkripsiya repressiyası və ya aktivləşdirmə yolu ilə məməlilərin genomunu dəyişdirmək və ya modifikasiya etmək üçün istifadə olunur. Məməli hüceyrələri təmir mexanizmini qəbul edərək CRISPR/Cas9 vasitəçiliyi ilə DNT qırılmalarına cavab verə bilər. Bu, ya homoloji olmayan son birləşmə metodu (NHEJ) və ya homoloji yönümlü təmir (HDR) istifadə etməklə edilə bilər. Bu təmir mexanizmlərinin hər ikisi cüt telli fasilələr tətbiq etməklə baş verir. Bu, məməlilərin geninin redaktəsi ilə nəticələnir. NHEJ gen mutasiyalarının ablasiyasına səbəb ola bilər və funksiya effektlərinin itkisi yaratmaq üçün istifadə edilə bilər. HDR xüsusi nöqtə mutasiyalarını təqdim etmək və ya müxtəlif uzunluqlu DNT seqmentlərini təqdim etmək üçün istifadə edilə bilər. Hazırda CRISPR/ Cas sistemi terapevtik, biotibbi, kənd təsərrüfatı və tədqiqat tətbiqləri sahələrində istifadə olunur.
Məhdudiyyət fermentləri nədir?
Daha çox məhdudlaşdırıcı endonükleaza kimi istinad edilən məhdudlaşdırma fermenti DNT molekullarını kiçik fraqmentlərə ayırmaq qabiliyyətinə malikdir. Parçalanma prosesi məhdudlaşdırma yeri adlanan DNT molekulunun xüsusi tanınma yerində və ya yaxınlığında baş verir. Bir tanınma sahəsi adətən 4-8 baza cütündən ibarətdir. Parçalanma yerindən asılı olaraq məhdudlaşdırıcı fermentlər dörd (04) müxtəlif növ ola bilər: Tip I, Tip II, Tip III və Tip IV. Parçalanma yerindən başqa, məhdudlaşdırıcı fermentləri dörd qrupa differensiasiya edərkən tərkib, ko-faktorların tələbi və hədəf ardıcıllığın vəziyyəti kimi amillər nəzərə alınır.
DNT molekullarının parçalanması zamanı parçalanma yeri ya məhdudlaşdırma yerinin özündə, ya da məhdudlaşdırma yerindən uzaqda ola bilər. Məhdudlaşdırıcı fermentlər DNT-nin qoşa spiralında şəkər-fosfat onurğasının hər birində iki kəsik yaradır.
Şəkil 02: Məhdudiyyət Fermentləri
Məhdudiyyət fermentləri əsasən Achaea və bakteriyalarda olur. Onlar bu fermentləri işğalçı viruslara qarşı müdafiə mexanizmi kimi istifadə edirlər. Restriksiya fermentləri yad (patogen) DNT-ni parçalayır, lakin öz DNT-lərini deyil. Onların öz DNT-ləri metiltransferaza kimi tanınan bir ferment tərəfindən qorunur, bu da ev sahibi DNT-də dəyişikliklər edir və parçalanmanın qarşısını alır.
Tip I məhdudlaşdırma fermenti tanınma yerindən uzaqda olan bir parçalanma sahəsinə malikdir. Fermentin işləməsi üçün ATP və zülal, S-adenosil-L-metionin lazımdır. I tip məhdudlaşdırıcı ferment həm məhdudlaşdırıcı, həm də metilaz aktivliyinin mövcudluğuna görə çoxfunksiyalı hesab olunur. II tip məhdudlaşdırıcı fermentlər tanınma yerinin özündə və ya ondan daha yaxın məsafədə parçalanır. Onun funksiyası üçün yalnız maqnezium (Mg) tələb olunur. II tip məhdudlaşdırıcı fermentlər yalnız bir funksiyaya malikdir və metilazdan müstəqildir.
CRISPR və məhdudlaşdırıcı fermentlər arasında hansı oxşarlıqlar var?
- CRISPR və məhdudlaşdırıcı fermentlər gen modifikasiyasında mühüm vasitədir.
- CRISPR və ya Cas9-un bir hissəsi və məhdudlaşdırıcı fermentlər endonükleazlardır.
- Hər ikisi xarakterik DNT ardıcıllığını tanıya və DNT-ni parçalaya bilər.
- Onlar bakteriya və arxeyalarda mövcuddur.
- Həm CRISPR, həm də məhdudlaşdırıcı fermentlər ardıcıllıqla spesifikdir.
CRISPR və məhdudlaşdırıcı fermentlər arasındakı fərq nədir?
CRISPR-Cas sistemi yad genetik elementlərə qarşı müqavimət göstərən prokaryotik immun sistemidir. Digər tərəfdən, məhdudlaşdırıcı fermentlər nukleotidlərin xüsusi ardıcıllığını tanıyan və DNT-də ikiqat zəncirli kəsik əmələ gətirən endonükleazlardır. Beləliklə, bu, CRISPR və məhdudlaşdırıcı fermentlər arasındakı əsas fərqdir.
Bundan başqa, CRISPR- son dərəcə dəqiq kəsimlərə imkan verir. Bununla müqayisədə, məhdudlaşdırıcı fermentin parçalanması daha az dəqiqdir. Bundan əlavə, məhdudlaşdırıcı fermentlər primitiv olduğu halda CRISPR qabaqcıl bir texnikadır.
Aşağıdakı infoqrafika CRISPR və məhdudlaşdırıcı fermentlər arasındakı fərqi ümumiləşdirir.
Xülasə – CRISPR vs Məhdudiyyət Fermentləri
CRISPR və məhdudlaşdırıcı fermentlər gen modifikasiyasında istifadə olunan iki növ texnikadır. CRISPR bəzi bakteriyalarda xarici DNT əsaslı işğallara qarşı həyata keçirilən adaptiv immun müdafiədir. Bu təbii müdafiə mexanizmidir. Bunun əksinə olaraq, məhdudlaşdırıcı fermentlər cüt zəncirli DNT-ni parçalayan endonükleazlardır. Həm CRISPR, həm də məhdudlaşdırıcı fermentlər DNT-ni kiçik seqmentlərə ayıra bilirlər. Bununla belə, hər ikisi ardıcıllığa xasdır. CRISPR ilə müqayisədə məhdudlaşdırıcı fermentlər primitivdir. CRISPR məhdudlaşdırıcı fermentlərlə müqayisədə son dərəcə dəqiq kəsiklərə imkan verir. Beləliklə, bu, CRISPR və məhdudlaşdırıcı fermentlər arasındakı fərqin xülasəsidir.
