Belangrijk verschil – CRISPR vs RNAi
Genoombewerking en genmodificatie zijn opkomende interessegebieden in genetica en moleculaire biologie. Genmodificatie is breed toepasbaar voor gentherapiestudies en wordt ook gebruikt om de eigenschappen van het gen, de functionaliteit van het gen te identificeren en hoe mutaties in het gen de functie ervan kunnen beïnvloeden. Het is belangrijk om efficiënte en betrouwbare manieren te ontwikkelen om precieze, gerichte veranderingen in het genoom van levende cellen aan te brengen. Technieken als CRISPR en RNAi worden gebruikt om genen met hoge precisie te modificeren. CRISPR of Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats is een natuurlijk voorkomend prokaryotisch immuunafweermechanisme dat recentelijk is gebruikt voor het bewerken en modificeren van eukaryote genen. RNAi- of RNA-interferentie is een sequentiespecifieke methode om genen tot zwijgen te brengen door klein dubbelstrengs RNA te introduceren dat bemiddelt met nucleïnezuren en genexpressie reguleert. Dit is het belangrijkste verschil tussen CRISPR en RNAi.
Wat is CRISPR?
Het CRISPR-systeem is een natuurlijk mechanisme dat aanwezig is in sommige bacteriën, waaronder E. coli en archea. Het is een adaptieve immuunbescherming tegen invasies op basis van vreemd DNA. Het is een sequentiespecifiek mechanisme. Het CRISPR-systeem bevat verschillende DNA-herhalingselementen. Deze elementen worden afgewisseld met korte "spacer"-sequenties die zijn afgeleid van vreemd DNA en meerdere Cas-genen. Sommige Cas-genen zijn nucleasen. Het volledige immuunsysteem wordt dus CRISPR/Cas-systeem genoemd.
Figuur 01: CRISPR/ Cas-systeem
Het CRISPR/Cas-systeem functioneert in vier stappen.
- Het systeem bindt genetisch binnendringende faag- en plasmide-DNA-segmenten (spacers) in CRISPR-loci (de spacer-acquisitiestap genoemd).
- crRNA-rijpingsstap - De gastheer transcribeert en verwerkt CRISPR-loci om volwassen CRISPR-RNA (crRNA) te genereren dat zowel CRISPR-herhalingselementen als de geïntegreerde spacer-elementen bevat.
- Detectie van het crRNA – Dit wordt mogelijk gemaakt door complementaire basenparing. Dit is belangrijk wanneer er een infectie aanwezig is en een infectieus agens aanwezig is.
- Doelinterferentiestap – crRNA detecteert vreemd DNA, vormt een complex met het vreemde DNA en beschermt de gastheer tegen het vreemde DNA.
Op dit moment wordt het CRISPR/Cas-systeem gebruikt om het genoom van zoogdieren te veranderen of te modificeren door transcriptieonderdrukking of activering. De zoogdiercellen kunnen reageren op door CRISPR/Cas9 gemedieerde DNA-breuken door een reparatiemechanisme aan te nemen. Het kan worden gedaan met behulp van niet-homologe end-joinmethode (NHEJ) of homologiegerichte reparatie (HDR). Beide reparatiemechanismen vinden plaats door dubbelstrengige breuken in te voeren. Dit resulteert in het bewerken van het zoogdiergen. Op dit moment wordt het CRISPR/Cas-systeem dus gebruikt op het gebied van therapeutische, biomedische, landbouw- en onderzoekstoepassingen.
Wat is RNAi?
RNA-interferentie is een dubbelstrengs RNA-gemedieerde techniek, die wordt gebruikt om genexpressie te reguleren. De belangrijkste verbinding die hierbij betrokken is, zijn kleine interfererende RNA's (siRNA's). De siRNA's zijn een speciaal type dubbelstrengs RNA's met een 3'-overhang van twee nucleotiden en een 5'-fosfaatgroep. Het RNA-geïnduceerde silencing-complex (RISC) wordt gevormd tijdens RNA-interferentie, wat zou resulteren in de afbraak van het gen dat aan het siRNA is gebonden.
Figuur 02: RNAi
De procedure van de RNAi is als volgt.
- Het dubbelstrengs RNA zal in het cytoplasma worden verwerkt door een RNase III-type endoribonuclease genaamd Dicer om ~21 nucleotide lange siRNA's te genereren
- Overdracht van siRNA-gebonden Dicer naar Argonaute, met behulp van dubbelstrengs RNA-bindende eiwitten (dsRNABP).
- Binding van Argonaute aan één streng van de duplex (gidsstreng). Dit zal de andere streng verdringen. Dit resulteert in een heel eiwit-RNA-complex dat RISC wordt genoemd.
- De koppeling van het RISC-complex met enkelstrengs gids-RNA gebonden aan de Argonaute.
- De koppeling van het homologe RNA-doelwit met het gids-RNA.
- Activering van argonaute resulterend in de afbraak van het doel-RNA
Wat is de overeenkomst tussen CRISPR en RNAi?
Beide worden gebruikt als onderzoekstools voor het modificeren van genexpressie
Wat is het verschil tussen CRISPR en RNAi?
CRISPR vs RNAi |
|
| CRISPR is een immuunafweermechanisme dat recentelijk is gebruikt voor het bewerken en modificeren van eukaryote genen. | RNAi is een sequentie-specifieke methode om genen tot zwijgen te brengen door kleine dubbelstrengs |
| Targetingvolgorde | |
| Synthetisch RNA (gids-RNA) is de doelvolgorde van CRISPR. | siRNA is de doelvolgorde van RNAi. |
| Efficiëntie in genonderdrukking | |
| Laag in CRISPR | Hoog in RNAi |
| Effecten | |
| Knockdown van genen vindt plaats in CRISPR. | Knockout / silencing vindt plaats in RNAi. |
Samenvatting – CRISPR vs RNAi
CRISPR of Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats is een natuurlijk voorkomend prokaryotisch immuunafweermechanisme dat recentelijk is gebruikt voor het bewerken en modificeren van eukaryote genen. RNAi- of RNA-interferentie is een sequentiespecifieke methode om genen tot zwijgen te brengen door klein dubbelstrengs RNA te introduceren dat bemiddelt met nucleïnezuren en genexpressie reguleert. Dit kan worden beschouwd als het fundamentele verschil tussen CRISPR en RNAi. Beide technieken, CRISPR/Cas en RNAi, zijn krachtige hulpmiddelen voor genmanipulatie, hoewel CRISPR/Cas zeker superieur is aan RNAi omdat het kan worden gebruikt om zowel inserties als deleties te induceren. De specificiteit is ook hoog in het CRISPR/Cas-systeem.
Download de PDF-versie van CRISPR vs RNAi
U kunt de PDF-versie van dit artikel downloaden en gebruiken voor offline doeleinden volgens de citatienota. Download hier de PDF-versie. Verschil tussen CRISPR en RNAi
