CRISPR менен чектөө ферменттеринин ортосундагы негизги айырма CRISPR табигый прокариоттук иммундук коргонуу механизми болуп саналат, ал жакында эукариоттук генди редакциялоо жана модификациялоо үчүн колдонулган, ал эми чектөө ферменттери ДНК молекулаларын майда заттарга бөлүүчү биологиялык кайчы болуп саналат.
Геномду редакциялоо жана генди өзгөртүү генетика жана молекулярдык биологиядагы кызыктуу жана инновациялык тармактар. Ген терапиясы изилдөөлөрүндө ген модификациясы кеңири колдонулат. Мындан тышкары, гендин модификациясы гендин касиеттерин, гендин функционалдуулугун жана гендеги мутациялар анын функциясына кандай таасир этиши мүмкүн экендигин аныктоодо пайдалуу. Тирүү клеткалардын геномуна так, максаттуу өзгөртүүлөрдү киргизүүнүн натыйжалуу жана ишенимдүү жолдорун табуу маанилүү. CRISPR жана чектөө ферменттери генди өзгөртүүдө негизги ролду ойнойт. CRISPR гендерди жогорку тактык менен өзгөртөт. Чектөө ферменттери ДНК молекулаларын майда заттарга бөлүүчү биологиялык кайчы катары иштешет.
CRISPR деген эмне?
CRISPR системасы - бул кээ бир бактерияларда, анын ичинде E. coli жана Archea сыяктуу табигый механизм. Бул чет элдик ДНКга негизделген инвазиялардан адаптацияланган иммундук коргоо. Мындан тышкары, бул бир ырааттуулугу белгилүү бир механизм болуп саналат. CRISPR системасы бир нече ДНКнын кайталануучу элементтерин камтыйт. Бул элементтер чет элдик ДНКдан жана бир нече Cas генинен алынган кыска "космостук" тизмектер менен кесилишкен. Cas гендердин кээ бирлери нуклеазалар. Ошентип, толук иммундук система CRISPR/Cas системасы деп аталат.
CRISPR/Cas системасы төрт кадам менен иштейт:
- Инвадерациялоочу фаг менен плазмиддик ДНК сегменттерин (кошумчаларды) CRISPR локустарына генетикалык жактан байлаган система (спрейсерди алуу кадамы деп аталат).
- crRNA жетилүү кадамы – Хост CRISPR кайталануучу элементтерин жана интегралдык спасер элементин камтыган жетилген CRISPR РНКсын (crRNA) түзүү үчүн CRISPR локустарын транскрипциялайт жана иштетет.
- КрРНК гомологдук ДНК тизмегин толуктоочу база жупташтыруу аркылуу аныктайт. Бул инфекция жана жугуштуу агент бар болгондо маанилүү.
- Максат интерференция кадамы – crRNA бөтөн ДНКны аныктайт, бөтөн ДНК менен комплексти түзөт жана хостту бөтөн ДНКдан коргойт.
Учурда CRISPR/Cas9 системасы сүт эмүүчүлөрдүн геномун транскрипция репрессиясы же активдештирүү жолу менен өзгөртүү же өзгөртүү үчүн колдонулат. Сүт эмүүчүлөрдүн клеткалары оңдоо механизмин кабыл алуу менен CRISPR/Cas9 ортомчу ДНК тыныгууларына жооп бере алат. Бул гомологдук эмес аягы кошулуу ыкмасы (NHEJ) же гомологияга багытталган оңдоо (HDR) аркылуу жасалышы мүмкүн. Бул эки оңдоо механизмдери кош катар тыныгууларды киргизүү менен ишке ашат. Бул сүт эмүүчүлөрдүн генинин редакциясына алып келет. NHEJ ген мутацияларынын абляциясына алып келиши мүмкүн жана функция эффекттерин жоготуу үчүн колдонулушу мүмкүн. HDR конкреттүү чекит мутацияларын киргизүү же ар кандай узундуктагы ДНК сегменттерин киргизүү үчүн колдонулушу мүмкүн. Учурда CRISPR/ Cas системасы терапевтикалык, биомедициналык, айыл чарба жана изилдөө тармактарында колдонулат.
Чектөөчү ферменттер деген эмне?
Көбүрөөк чектөө эндонуклеаза деп аталган чектөө ферменти ДНК молекулаларын майда фрагменттерге бөлүү жөндөмүнө ээ. Бөлүнүү процесси ДНК молекуласын чектөө аймагы деп аталган атайын таануу жеринин жанында же анын жанында болот. А таануу сайты, адатта, 4-8 базалык жуптан турат. Бөлүнүү жерине жараша чектөө ферменттери төрт (04) түрдүү болушу мүмкүн: I тип, II тип, III тип жана IV тип. Бөлүнүү жеринен башка факторлор, мисалы, курам, ко-факторлордун талабы жана максаттуу ырааттуулуктун абалы чектөө ферменттерин төрт топко дифференциялоодо эске алынат.
ДНК молекулаларынын ажыроо учурунда, бөлүнүүчү жер чектөө аймагынын өзүндө же чектөө аймагынан алыс болушу мүмкүн. Чектөөчү ферменттер ДНКнын кош спиралындагы кант-фосфат омурткасынын ар бири аркылуу экиден кесик түзүшөт.
02-сүрөт: Чектөөчү ферменттер
Чектөөчү ферменттер негизинен Ахеяда жана бактерияларда кездешет. Алар бул ферменттерди басып кирген вирустарга каршы коргонуу механизми катары колдонушат. Рестриктаза ферменттери бөтөн (патогендик) ДНКны ажыратат, бирок өздөрүнүн ДНКсын эмес. Алардын ДНКсы метилтрансфераза деп аталган фермент менен корголгон, ал кожоюндун ДНКсында модификацияларды жасап, бөлүнүүнүн алдын алат.
Тип I чектөө ферментинин таануу жеринен алыс жайгашкан бөлүүчү жери бар. Ферменттин иштеши үчүн АТФ жана белок, S-аденозил-L-метионин керек. I типтеги чектөө ферменти чектөө жана метилаза активдүүлүгүнүн болушуна байланыштуу көп функциялуу болуп эсептелет. II типтеги чектөө ферменттери таануу жеринин өзүндө же ага жакыныраак аралыкта бөлүнөт. Анын иштеши үчүн магний (Mg) гана талап кылынат. II типтеги чектөө ферменттери бир гана функцияга ээ жана метилазага көз каранды эмес.
CRISPR жана чектөө энзимдеринин кандай окшоштуктары бар?
- CRISPR жана чектөө ферменттери генди модификациялоонун маанилүү куралы.
- CRISPR же Cas9 бир бөлүгү жана чектөө ферменттери эндонуклеазалар.
- Экөө тең мүнөздүү ДНК тизмегин таанып, ДНКны ажырата алат.
- Алар бактерияларда жана археяларда болот.
- CRISPR да, чектөө ферменттери да ырааттуулукка мүнөздүү.
CRISPR жана чектөө ферменттеринин ортосунда кандай айырма бар?
CRISPR-Cas системасы – бул бөтөн генетикалык элементтерге туруштук берүүчү прокариоттук иммундук система. Башка жагынан алганда, чектөө ферменттери нуклеотиддердин белгилүү бир ырааттуулугун таанып, ДНКда кош тилкелүү кесип чыгарган эндонуклеазалар. Демек, бул CRISPR менен чектөө ферменттеринин ортосундагы негизги айырма.
Андан тышкары, CRISPR- өтө так кесүүгө мүмкүндүк берет. Ага салыштырмалуу, чектөө энзиминин бөлүнүшү так эмес. Андан тышкары, CRISPR өнүккөн ыкма, ал эми чектөө ферменттери примитивдүү.
Төмөндө инфографика CRISPR менен чектөө ферменттеринин ортосундагы айырманы жалпылайт.
Кыскача маалымат – CRISPR жана чектөө энзимдери
CRISPR жана чектөө ферменттери генди модификациялоодо колдонулган техниканын эки түрү. CRISPR - бул кээ бир бактерияларда чет элдик ДНКга негизделген инвазиялардан жасалган адаптацияланган иммундук коргоо. Бул табигый коргонуу механизми болуп саналат. Ал эми рестриктаза ферменттери кош саптуу ДНКны ажыраткан эндонуклеазалар. CRISPR да, чектөө энзимдери да ДНКны кичинекей сегменттерге кесип алат. Бирок, экөө тең ырааттуулукка мүнөздүү. CRISPRга салыштырмалуу чектөө ферменттери примитивдүү. CRISPR чектөө ферменттерине караганда өтө так кесүүгө мүмкүндүк берет. Демек, бул CRISPR менен чектөө ферменттеринин ортосундагы айырманын кыскача мазмуну.
