A principal diferença entre o CRISPR e as enzimas de restrição é que o CRISPR é um mecanismo de defesa imune procariótico de ocorrência natural que foi usado recentemente para edição e modificação de genes eucarióticos, enquanto as enzimas de restrição são tesouras biológicas que clivam moléculas de DNA em substâncias menores.
Edição de genoma e modificação de genes são campos interessantes e inovadores em genética e biologia molecular. Os estudos de terapia genética usam amplamente a modificação genética. Além disso, a modificação do gene é útil para identificar as propriedades do gene, a funcionalidade do gene e como as mutações no gene podem afetar sua função. É importante derivar maneiras eficientes e confiáveis de fazer mudanças precisas e direcionadas no genoma das células vivas. CRISPR e enzimas de restrição desempenham papéis fundamentais nas modificações genéticas. O CRISPR modifica os genes com alta precisão. As enzimas de restrição funcionam como tesouras biológicas que clivam as moléculas de DNA em substâncias menores.
O que é CRISPR?
O sistema CRISPR é um mecanismo natural presente em algumas bactérias, incluindo E. coli e Archea. É uma proteção imune adaptativa contra invasões baseadas em DNA estranho. Além disso, é um mecanismo específico de sequência. O sistema CRISPR contém vários elementos de repetição de DNA. Esses elementos são intercalados com sequências “espaçadoras” curtas derivadas de DNA estranho e múltiplos genes Cas. Alguns dos genes Cas são nucleases. Assim, o sistema imunológico completo é referido como o sistema CRISPR/Cas.
O sistema CRISPR/Cas funciona em quatro etapas:
- O sistema que amarra geneticamente segmentos de DNA de fagos e plasmídeos invasores (espaçadores) em loci CRISPR (chamado de etapa de aquisição do espaçador).
- etapa de maturação do crRNA – O hospedeiro transcreve e processa loci CRISPR para gerar RNA CRISPR maduro (crRNA) contendo elementos de repetição CRISPR e o elemento espaçador integrado.
- O crRNA detecta sequências de DNA homólogas por pareamento de bases complementares. Isso é importante quando uma infecção está presente e um agente infeccioso está presente.
- Etapa de interferência no alvo – o crRNA detecta DNA estranho, forma um complexo com o DNA estranho e protege o hospedeiro contra o DNA estranho.
Atualmente, o sistema CRISPR/Cas9 é usado para alterar ou modificar o genoma de mamíferos por repressão ou ativação de transcrição. As células de mamíferos podem responder a quebras de DNA mediadas por CRISPR/Cas9 adotando o mecanismo de reparo. Isso pode ser feito usando o método de junção de extremidade não homóloga (NHEJ) ou reparo dirigido por homologia (HDR). Ambos os mecanismos de reparo ocorrem pela introdução de quebras de fita dupla. Isso resulta na edição de genes de mamíferos. NHEJ pode levar à ablação de mutações genéticas e pode ser usado para criar efeitos de perda de função. O HDR pode ser usado para introduzir mutações pontuais específicas ou introduzir segmentos de DNA de comprimento variável. Atualmente, o sistema CRISPR/Cas é usado nas áreas de aplicações terapêuticas, biomédicas, agrícolas e de pesquisa.
O que são Enzimas de Restrição?
Uma enzima de restrição, mais comumente chamada de endonuclease de restrição, tem a capacidade de clivar moléculas de DNA em pequenos fragmentos. O processo de clivagem ocorre próximo ou em um sítio especial de reconhecimento da molécula de DNA chamado sítio de restrição. Um sítio de reconhecimento é tipicamente composto por 4-8 pares de bases. Dependendo do local de clivagem, as enzimas de restrição podem ser de quatro (04) tipos diferentes: Tipo I, Tipo II, Tipo III e Tipo IV. Além do local de clivagem, fatores como composição, necessidade de cofatores e a condição da sequência alvo são levados em consideração ao diferenciar as enzimas de restrição em quatro grupos.
Durante a clivagem de moléculas de DNA, o sítio de clivagem pode estar no próprio sítio de restrição ou a uma distância do sítio de restrição. As enzimas de restrição criam duas incisões através de cada uma das cadeias de açúcar-fosfato na dupla hélice do DNA.
Figura 02: Enzimas de Restrição
As enzimas de restrição são encontradas principalmente na Acaia e nas bactérias. Eles utilizam essas enzimas como mecanismo de defesa contra os vírus invasores. As enzimas de restrição clivam o DNA estranho (patogênico), mas não o seu próprio DNA. Seu próprio DNA é protegido por uma enzima conhecida como metiltransferase, que faz modificações no DNA do hospedeiro e evita a clivagem.
A enzima de restrição do tipo I possui um sítio de clivagem que está longe do sítio de reconhecimento. O funcionamento da enzima requer ATP e a proteína S-adenosil-L-metionina. A enzima de restrição do tipo I é considerada multifuncional devido à presença de atividades de restrição e metilase. As enzimas de restrição do tipo II clivam dentro do próprio local de reconhecimento ou a uma distância mais próxima dele. Requer apenas magnésio (Mg) para sua função. As enzimas de restrição do tipo II têm apenas uma função e são independentes da metilase.
Quais são as semelhanças entre CRISPR e enzimas de restrição?
- CRISPR e enzimas de restrição são ferramentas importantes na modificação genética.
- Parte de CRISPR ou Cas9 e enzimas de restrição são endonucleases.
- Ambos podem reconhecer sequências de DNA características e clivar o DNA.
- Eles estão presentes em bactérias e archaea.
- Ambas CRISPR e enzimas de restrição são específicas de sequência.
Qual é a diferença entre CRISPR e enzimas de restrição?
O sistema CRISPR-Cas é um sistema imunológico procariótico que confere resistência a elementos genéticos estranhos. Por outro lado, as enzimas de restrição são endonucleases que reconhecem uma sequência específica de nucleotídeos e produzem um corte de fita dupla no DNA. Então, esta é a principal diferença entre CRISPR e enzimas de restrição.
Além disso, CRISPR- permite cortes extremamente precisos. Em comparação com isso, a clivagem da enzima de restrição é menos precisa. Além disso, CRISPR é uma técnica avançada, enquanto as enzimas de restrição são primitivas.
O infográfico abaixo resume a diferença entre CRISPR e enzimas de restrição.
Resumo – CRISPR vs Enzimas de Restrição
CRISPR e enzimas de restrição são dois tipos de técnicas usadas na modificação de genes. CRISPR é uma proteção imune adaptativa executada em algumas bactérias contra invasões baseadas em DNA estranho. É um mecanismo de defesa natural. Em contraste, as enzimas de restrição são endonucleases que clivam o DNA de fita dupla. Tanto o CRISPR quanto as enzimas de restrição são capazes de cortar o DNA em pequenos segmentos. No entanto, ambos são específicos da sequência. Em comparação com CRISPR, as enzimas de restrição são primitivas. O CRISPR permite cortes extremamente precisos do que as enzimas de restrição. Então, este é o resumo da diferença entre CRISPR e enzimas de restrição.
