सीआरआईएसपीआर और प्रतिबंध एंजाइम के बीच महत्वपूर्ण अंतर यह है कि सीआरआईएसपीआर एक स्वाभाविक रूप से होने वाली प्रोकैरियोटिक प्रतिरक्षा रक्षा तंत्र है जिसका उपयोग हाल ही में यूकेरियोटिक जीन संपादन और संशोधन के लिए किया गया है, जबकि प्रतिबंध एंजाइम जैविक कैंची हैं जो डीएनए अणुओं को छोटे पदार्थों में विभाजित करते हैं।
जीनोम संपादन और जीन संशोधन आनुवंशिकी और आणविक जीव विज्ञान में दिलचस्प और नवीन क्षेत्र हैं। जीन थेरेपी अध्ययन व्यापक रूप से जीन संशोधन का उपयोग करते हैं। इसके अलावा, जीन संशोधन जीन के गुणों, जीन की कार्यक्षमता और जीन में उत्परिवर्तन इसके कार्य को कैसे प्रभावित कर सकता है, की पहचान करने में उपयोगी है।जीवित कोशिकाओं के जीनोम में सटीक, लक्षित परिवर्तन करने के लिए कुशल और विश्वसनीय तरीके प्राप्त करना महत्वपूर्ण है। CRISPR और प्रतिबंध एंजाइम जीन संशोधनों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। CRISPR उच्च परिशुद्धता के साथ जीन को संशोधित करता है। प्रतिबंध एंजाइम जैविक कैंची के रूप में काम करते हैं जो डीएनए अणुओं को छोटे पदार्थों में विभाजित करते हैं।
CRISPR क्या है?
CRISPR प्रणाली ई. कोलाई और आर्किया सहित कुछ बैक्टीरिया में मौजूद एक प्राकृतिक तंत्र है। यह विदेशी डीएनए-आधारित आक्रमणों के खिलाफ एक अनुकूली प्रतिरक्षा सुरक्षा है। इसके अलावा, यह एक अनुक्रम-विशिष्ट तंत्र है। CRISPR सिस्टम में कई डीएनए रिपीट एलिमेंट होते हैं। ये तत्व विदेशी डीएनए और कई कैस जीन से प्राप्त छोटे "स्पेसर" अनुक्रमों से जुड़े हुए हैं। कुछ कैस जीन न्यूक्लीज हैं। इस प्रकार, संपूर्ण प्रतिरक्षा प्रणाली को CRISPR/Cas प्रणाली के रूप में संदर्भित किया जाता है।
CRISPR/Cas सिस्टम चार चरणों में कार्य करता है:
- सिस्टम आनुवंशिक रूप से हमलावर फेज और प्लास्मिड डीएनए सेगमेंट (स्पेसर्स) को सीआरआईएसपीआर लोकी (स्पेसर एक्विजिशन स्टेप कहा जाता है) में टेदरिंग करता है।
- crRNA परिपक्वता चरण - मेजबान CRISPR लोकी को ट्रांसक्रिप्ट और संसाधित करता है ताकि CRISPR दोहराने वाले तत्वों और एकीकृत स्पेसर तत्व दोनों से युक्त परिपक्व CRISPR RNA (crRNA) उत्पन्न किया जा सके।
- CrRNA पूरक आधार युग्मन द्वारा समजातीय डीएनए अनुक्रमों का पता लगाता है। यह महत्वपूर्ण है जब कोई संक्रमण मौजूद हो और एक संक्रामक एजेंट मौजूद हो।
- लक्ष्य हस्तक्षेप कदम - crRNA विदेशी डीएनए का पता लगाता है, विदेशी डीएनए के साथ एक कॉम्प्लेक्स बनाता है और मेजबान को विदेशी डीएनए से बचाता है।
वर्तमान में, CRISPR/Cas9 प्रणाली का उपयोग ट्रांसक्रिप्शन दमन या सक्रियण द्वारा स्तनधारी जीनोम को बदलने या संशोधित करने के लिए किया जाता है। स्तनधारी कोशिकाएं मरम्मत तंत्र को अपनाकर CRISPR/Cas9 की मध्यस्थता वाले डीएनए ब्रेक का जवाब दे सकती हैं।यह या तो नॉन-होमोलॉगस एंड जॉइनिंग मेथड (NHEJ) या होमोलॉजी-डायरेक्टेड रिपेयर (HDR) का उपयोग करके किया जा सकता है। ये दोनों मरम्मत तंत्र डबल-स्ट्रैंडेड ब्रेक की शुरुआत करके होते हैं। इसका परिणाम स्तनधारी जीन संपादन में होता है। NHEJ जीन उत्परिवर्तन को समाप्त कर सकता है और इसका उपयोग फ़ंक्शन प्रभावों के नुकसान को पैदा करने के लिए किया जा सकता है। एचडीआर का उपयोग विशिष्ट बिंदु उत्परिवर्तन शुरू करने या अलग-अलग लंबाई के डीएनए खंडों को पेश करने के लिए किया जा सकता है। वर्तमान में, चिकित्सीय, जैव चिकित्सा, कृषि और अनुसंधान अनुप्रयोगों के क्षेत्र में CRISPR/Cas प्रणाली का उपयोग किया जाता है।
प्रतिबंध एंजाइम क्या हैं?
एक प्रतिबंध एंजाइम, जिसे आमतौर पर प्रतिबंध एंडोन्यूक्लिज़ के रूप में जाना जाता है, में डीएनए अणुओं को छोटे टुकड़ों में विभाजित करने की क्षमता होती है। क्लीजिंग प्रक्रिया डीएनए अणु के एक विशेष मान्यता स्थल के पास या उस पर होती है जिसे प्रतिबंध स्थल कहा जाता है। एक मान्यता साइट आमतौर पर 4-8 बेस पेयर से बनी होती है। दरार की साइट के आधार पर, प्रतिबंध एंजाइम चार (04) विभिन्न प्रकार के हो सकते हैं: टाइप I, टाइप II, टाइप III और टाइप IV।दरार की साइट के अलावा, चार समूहों में प्रतिबंध एंजाइमों को अलग करते समय संरचना, सह-कारकों की आवश्यकता और लक्ष्य अनुक्रम की स्थिति जैसे कारकों को ध्यान में रखा जाता है।
डीएनए अणुओं के दरार के दौरान, दरार स्थल या तो प्रतिबंध स्थल पर या प्रतिबंध स्थल से कुछ दूरी पर हो सकता है। प्रतिबंध एंजाइम डीएनए के दोहरे हेलिक्स में प्रत्येक शुगर-फॉस्फेट रीढ़ के माध्यम से दो चीरे बनाते हैं।
चित्र 02: प्रतिबंध एंजाइम
प्रतिबंध एंजाइम मुख्य रूप से अचिया और बैक्टीरिया में पाए जाते हैं। वे इन एंजाइमों का उपयोग हमलावर वायरस के खिलाफ रक्षा तंत्र के रूप में करते हैं। प्रतिबंध एंजाइम विदेशी (रोगजनक) डीएनए को साफ करते हैं लेकिन अपने स्वयं के डीएनए को नहीं।उनका अपना डीएनए मिथाइलट्रांसफेरेज़ नामक एक एंजाइम द्वारा संरक्षित होता है, जो मेजबान डीएनए में संशोधन करता है और दरार को रोकता है।
टाइप I प्रतिबंध एंजाइम में एक क्लीविंग साइट होती है जो मान्यता स्थल से दूर होती है। एंजाइम के कामकाज के लिए एटीपी और प्रोटीन, एस-एडेनोसिल-एल-मेथियोनीन की आवश्यकता होती है। टाइप I प्रतिबंध एंजाइम को प्रतिबंध और मिथाइलस गतिविधियों दोनों की उपस्थिति के कारण बहुक्रियाशील माना जाता है। टाइप II प्रतिबंध एंजाइम मान्यता स्थल के भीतर या उसके करीब की दूरी पर ही साफ हो जाते हैं। इसे अपने कार्य के लिए केवल मैग्नीशियम (Mg) की आवश्यकता होती है। टाइप II प्रतिबंध एंजाइमों का केवल एक ही कार्य होता है और वे मिथाइलस से स्वतंत्र होते हैं।
सीआरआईएसपीआर और प्रतिबंध एंजाइमों के बीच समानताएं क्या हैं?
- CRISPR और प्रतिबंध एंजाइम जीन संशोधन में महत्वपूर्ण उपकरण हैं।
- CRISPR या Cas9 का हिस्सा और प्रतिबंध एंजाइम एंडोन्यूक्लिअस हैं।
- दोनों विशिष्ट डीएनए अनुक्रमों को पहचान सकते हैं और डीएनए को साफ कर सकते हैं।
- वे बैक्टीरिया और आर्किया में मौजूद होते हैं।
- CRISPR और प्रतिबंध एंजाइम दोनों ही अनुक्रम-विशिष्ट हैं।
CRISPR और प्रतिबंध एंजाइम में क्या अंतर है?
CRISPR-Cas प्रणाली एक प्रोकैरियोटिक प्रतिरक्षा प्रणाली है जो विदेशी आनुवंशिक तत्वों को प्रतिरोध प्रदान करती है। दूसरी ओर, प्रतिबंध एंजाइम एंडोन्यूक्लाइज हैं जो न्यूक्लियोटाइड के एक विशिष्ट अनुक्रम को पहचानते हैं और डीएनए में एक डबल-स्ट्रैंडेड कट का उत्पादन करते हैं। तो, यह CRISPR और प्रतिबंध एंजाइम के बीच महत्वपूर्ण अंतर है।
इसके अलावा, CRISPR- अत्यंत सटीक कटौती की अनुमति देता है। उसकी तुलना में, प्रतिबंध एंजाइम दरार कम सटीक है। इसके अलावा, CRISPR एक उन्नत तकनीक है जबकि प्रतिबंध एंजाइम आदिम हैं।
नीचे इन्फोग्राफिक सीआरआईएसपीआर और प्रतिबंध एंजाइम के बीच अंतर को सारांशित करता है।
सारांश - CRISPR बनाम प्रतिबंध एंजाइम
CRISPR और प्रतिबंध एंजाइम जीन संशोधन में उपयोग की जाने वाली दो प्रकार की तकनीकें हैं। CRISPR कुछ बैक्टीरिया में विदेशी डीएनए आधारित आक्रमणों के खिलाफ क्रियान्वित अनुकूली प्रतिरक्षा सुरक्षा है। यह एक प्राकृतिक रक्षा तंत्र है। इसके विपरीत, प्रतिबंध एंजाइम एंडोन्यूक्लाइज हैं जो डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए को साफ करते हैं। सीआरआईएसपीआर और प्रतिबंध एंजाइम दोनों ही डीएनए को छोटे खंडों में काटने में सक्षम हैं। हालाँकि, दोनों अनुक्रम-विशिष्ट हैं। CRISPR की तुलना में, प्रतिबंध एंजाइम आदिम हैं। CRISPR प्रतिबंध एंजाइमों की तुलना में अत्यंत सटीक कटौती की अनुमति देता है। तो, यह CRISPR और प्रतिबंध एंजाइमों के बीच अंतर का सारांश है।
