Ključna razlika med ZFN TALEN in CRISPR je, da je ZFN umetna tehnika urejanja genov, ki temelji na nukleazah cinkovega prsta, sestavljenih iz domene cinkovega prsta in domene endonukleaze Fok1. Medtem je TALEN umetna tehnika urejanja genov, ki temelji na fuzijskih proteinih, sestavljenih iz bakterijskega proteina TALE in endonukleaze Fok1, CRISPR pa je naravni bakterijski obrambni mehanizem na osnovi RNA, ki ga poganjata dve vrsti RNA in pripadajočih proteinov Cas.
Orodja za urejanje genov temeljijo na zgrajenih nukleazah, sestavljenih iz vezavnih domen, specifičnih za zaporedje, in nespecifičnih modulov cepitve DNA. ZFN, TALEN in CRISPR so tri vrste tehnik urejanja genov. ZEN in TALEN sta sistema, ki jih je ustvaril človek, medtem ko je CRISPR naravni sistem, ki se pojavlja v bakterijah. Vsi trije sistemi prepoznajo sekvence in cepijo ciljno DNA. Nukleaze cinkovega prsta so sestavljene iz domene cinkovega prsta in endonukleaze Fok1. TALEN so sestavljeni iz bakterijskega proteina TALE in endonukleaze Fok1. CRISPR je sestavljen iz dveh RNA (trans-aktivirajoče crRNA in ene vodilne RNA).
Kaj je ZFN?
ZFN je orodje za urejanje genov, ki temelji na nukleazah cinkovega prsta. Nukleaze cinkovega prsta so himerne nukleaze, sestavljene iz za zaporedje specifičnih vezavnih domen DNA in nespecifičnih domen cepitve DNA iz restrikcijske endonukleaze FokI. To je umetna tehnologija za urejanje genoma, ki omogoča širok nabor genskih modifikacij z induciranjem dvoverižnih prelomov v DNK.
Slika 01: ZFN
ZFN je pomembno orodje pri uvajanju ciljnih sprememb v rastline in več vrst poljščin. Omogoča vključitev dragocenih lastnosti v rastline. Poleg tega ima ZFN terapevtski potencial, saj je sposoben izvajati natančno gensko modifikacijo za učinkovito odpravo simptomov.
Kaj je TALEN?
Transcription activator-like nucleases (TALEN) je orodje za urejanje genov, ki temelji na himernih nukleazah, podobnih ZFN. Je tudi tehnologija urejanja genoma, ki jo je ustvaril človek. TALEN inducira gensko modifikacijo z induciranjem dvoverižnih prelomov v DNA. TALEN so sestavljeni iz zaporedja specifičnih vezavnih domen DNA, spojenih z nespecifičnim modulom cepitve DNA. Zato ima cepitvene domene FokI in vezavne domene DNA, ki izhajajo iz proteinov TALE.
Slika 02: TALEN
TALE proteini so naravno prisotni v bakterijskem rodu Xanthomonas. Ti proteini vsebujejo vezavne domene DNA, sestavljene iz niza ponavljajočih se domen 33-35 aminokislin. Ena glavnih prednosti TALEN pred ZFN je, da je vezavno specifičnost vezavne domene DNA mogoče spremeniti v TALEN z modifikacijami 33-34 aminokislinskih ponovitev.
Kaj je CRISPR?
CRISPR pomeni Clustered Regulatory Interspaced Short Palindromic Repeats. Je naravni obrambni mehanizem, ki temelji na RNK in se izvaja v bakterijah. Pravzaprav je to mehanizem za urejanje genoma, ki se uporablja predvsem proti virusom. Virus ali tuji napadalec lahko aktivira ta sistem v bakterijah. CRISPR deluje skupaj z beljakovino, povezano s CRISPR (Cas9).
CRISPR je sestavljen iz dveh RNA: trans-aktivacijske crRNA in ene vodilne RNA. Zato je prepoznavanje CRISPR odvisno od obeh RNA. Ko virusna DNK vstopi v bakterijsko celico, lokus CRISPR proizvede vodilno RNK, ki spremlja proteine Cas, da dosežejo in se vežejo z virusno DNK ter se cepijo na določeni lokaciji. Ko se virusna DNK razcepi, postane neaktivna zaradi utišanja patogene DNK. Zato sistem CRISPR zajame, cepi in inaktivira viruse s pomočjo proteinov Cas.
Slika 03: CRISPR/Cas9
CRISPR/Cas9 se uporablja kot sistem za urejanje genoma. To je novejša tehnologija. Ta tehnologija je zelo preprosta, učinkovita in stroškovno učinkovita v primerjavi z drugimi tehnikami urejanja genoma. V primerjavi z ZFN in TALEN je sistem CRISPR/Cas9 učinkovito orodje za spodbujanje ciljnih sprememb genoma.
Kakšne so podobnosti med ZFN TALEN in CRISPR?
- ZFN, TALEN in CRISPR so tehnike urejanja genov.
- Vsa tri orodja bodo obetavne tehnike pri odpravljanju genetskih vzrokov za številnimi boleznimi.
- Vendar pa kažejo omejitve pri ciljanju, nepopolni specifičnosti in ciljanju na gen.
- Vsi trije sistemi lahko povzročijo dvojne prekinitve.
Kakšna je razlika med ZFN TALEN in CRISPR?
ZFN je tehnika urejanja genov, ki temelji na nukleazah cinkovega prsta, medtem ko je TALEN tehnika urejanja genov, ki temelji na fuzijskih proteinih, sestavljenih iz bakterijskega proteina TALE in endonukleaze Fok1, CRISPR pa je naravni obrambni mehanizem bakterij, ki temelji na RNA, ki ga poganja z dvema vrstama RNK in pripadajočimi proteini Cas. Torej, to je ključna razlika med ZFN TALEN in CRISPR.
Spodnja infografika navaja razlike med ZFN TALEN in CRISPR v obliki tabele za vzporedno primerjavo.
Povzetek – ZFN proti TALEN proti CRISPR
ZFN, TALEN in CRISPR so tehnologije za urejanje genov. CRISPR je najnovejša tehnologija, ki kaže boljšo učinkovitost, izvedljivost in večnamensko klinično uporabo. Tako ZFN kot TALEN sta umetna orodja, CRISPR pa je obrambni mehanizem bakterij. Tako ZFN kot TALEN sta zgrajeni nukleazi. CRISPR je sestavljen iz dveh vrst RNA, ki se povezujeta s proteini Cas. To je torej povzetek razlike med ZFN TALEN in CRISPR.
