Die Hauptunterschied zwischen CRISPR und RNAi ist das CRISPR nimmt am Gen-Knockout teil, während RNAi am Gen-Knockdown teilnimmt. Darüber hinaus stört CRISPR die DNA-Sequenz, während RNAi mRNA stört.

CRISPR und RNAi sind zwei Arten von Ansätzen, die beim Gen-Silencing in verschiedenen Arten von biotechnologischen Experimenten verwendet werden.

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Was ist CRISPR

CRISPR (geclusterte regelmäßig beabstandete kurze palindromische Wiederholungen) ist eine Familie von DNA-Sequenzen, die natürlicherweise im Genom von Prokaryonten einschließlich Bakterien vorkommen. Diese Wiederholungen stammen von den Viren, die Prokaryoten infizieren. Daher können sie verwendet werden, um ähnliche DNA-Sequenzen zu erkennen und ähnliche DNA-Sequenzen von Viren bei nachfolgenden Infektionen zu zerstören. Somit wird CRISPR zu einem antiviralen Abwehrsystem in Prokaryonten. Hier verwendet ein Enzym namens Cas9 (CRISPR-assoziiertes Protein 9) CRISPR als Leitsequenz, um komplementäre Stränge zu erkennen und dann die komplementäre Sequenz zu spalten.

Abbildung 1: CRISPR-Cas9 als molekulares Werkzeug führt gezielte Doppelstrang-DNA-Brüche ein

Das CRISPR-Cas9-System wird jedoch als Genom-Editing-Tool verwendet, um biotechnologische Produkte zu entwickeln und genetische Störungen zu behandeln. Hier verändert der Prozess den genetischen Code, wodurch Gene ausgeknockt werden. Dadurch wird das Gen dauerhaft zum Schweigen gebracht und seine Funktion vollständig eliminiert. Dafür wird ortsspezifische, 20 Nukleotide lange Single Guide RNA (sgRNA) verwendet, um Cas9 zu erkennen und an den Zielort zu bringen. Dann spaltet Cas9 beide Enden der DNA, was zu einem Doppelstrangbruch führt.

Abbildung 2: Genom-Editierung durch CRISPER-Cas9

Danach können die beiden Stränge entweder durch nicht-homologe Endverbindung (NHEJ) oder homologe Rekombination (HR) wieder verbunden werden, um Donor-DNA zwischen die beiden Enden einzufügen. Sowohl NHEJ als auch HR führen dazu, dass Gene ausgeknockt werden.

Was ist RNAi

RNAi (RNA-Interferenz) ist ein biologischer Prozess, der die Genexpression auf posttranskriptioneller Ebene durch Abbau von Ziel-mRNA reguliert. Es ist einer der am weitesten verbreiteten Ansätze zur Untersuchung der Genfunktion in der reversen Genetik. Hier sind die beiden Haupttypen von kleinen RNA-Molekülen, die an dem Prozess beteiligt sind, die Mikro-RNA (miRNA) und die kleine interferierende RNA (siRNA). Eine andere Form kleiner RNA, die an RNAi beteiligt ist und die Funktion von miRNA nachahmt, ist die Short-Hairpin-RNA (shRNA). Allerdings muss shRNA künstlich durch Abgabesysteme in das System eingeführt werden. Sowohl miRNA als auch shRNA bilden durch Hybridisierung mit der Ziel-mRNA doppelsträngige RNA, die zur kleinen RNA-Sequenz komplementär ist.

Abbildung 3: RNAi

Dann bindet ein Enzym namens Dicer an den RNA-Duplex und spaltet ihn in kleine, doppelsträngige RNA-Komplexe von 20-25 Nukleotiden Länge. Diese kleinen Komplexe werden als siRNA bezeichnet, die an einen anderen Komplex namens RISC (RNA-induzierter Silencing Complex) bindet. Schließlich spaltet die als Ago2 (Argonaute 2) bekannte katalytische Komponente des RISC den mRNA-Strang im siRNA-Duplex. Daher ist dieser Prozess für die Hemmung der Genexpression verantwortlich. Daher ist es möglich, RNAi zu verwenden, um Gene vorübergehend auf RNA-Ebene zum Schweigen zu bringen. Daher wird es zu einem Werkzeug, um Gene zu zerstören. Noch wichtiger ist, dass der Funktionsverlust hier reversibel ist.

Ähnlichkeiten zwischen CRISPR und RNAi

Unterschied zwischen CRISPR und RNAi

Definition

CRISPR bezieht sich auf das Markenzeichen eines bakteriellen Abwehrsystems, das die Grundlage für die CRISPR-Cas9 Genome Editing-Technologie bildet, während sich RNAi auf einen biologischen Prozess bezieht, bei dem RNA-Moleküle die Genexpression oder Translation hemmen, indem sie gezielte mRNA-Moleküle neutralisieren. Dies ist also der grundlegende Unterschied zwischen CRISPR und RNAi.

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Ein weiterer Unterschied zwischen CRISPR und RNAi besteht darin, dass das CRISPR-System natürlicherweise in Prokaryoten vorkommt, während RNAi natürlich in vielen Eukaryoten vorkommt.

Bedeutung

Der Hauptunterschied zwischen CRISPR und RNAi besteht vor allem darin, dass CRISPR eine Genome Editing-Technologie ist, die am Knock-Out von Genen beteiligt ist, während RNAi eine Form der posttranskriptionellen Regulation der Genexpression ist, die am Knock-Down der Genexpression beteiligt ist.

Anwendbarkeit

Dauer

Darüber hinaus besteht ein weiterer Unterschied zwischen CRISPR und RNAi darin, dass CRISPR Gene dauerhaft zum Schweigen bringt, während RNAi Gene vorübergehend zum Schweigen bringt.

Kosten

Während CRISPER mit hohen Kosten assoziiert wird, assoziiert RNAi außerdem mit niedrigen Kosten.

Empfindlichkeit

Die Off-Target-Effekte bei CRISPR sind gering, während RNAi mit hohen Off-Target-Effekten assoziiert ist. Dies ist auch ein Unterschied zwischen CRISPR und RNAi.

Abschluss

CRISPR ist ein Genome-Editing-Tool, das für den Knockout von Genen verantwortlich ist. Es ist auf DNA-Ebene anwendbar und bringt einen dauerhaften Gen-Silencing-Effekt. Im Vergleich dazu ist RNAi ein zellulärer Mechanismus, der zur Regulation der Genexpression auf posttranskriptioneller Ebene verwendet wird. Daher ist es auf RAN-Ebene anwendbar und unterdrückt vorübergehend die Genexpression durch Abbau von mRNA. Daher besteht der Hauptunterschied zwischen CRISPR und RNAi in der Art des Effekts des Gen-Silencing, das jeder Ansatz mit sich bringt.

Verweise:

1. Davis, E D. „Knockout durch TALEN oder CRISPR vs. Knockdown durch ShRNA oder SiRNA.“ Genecopoeia, GeneCopoeia, Inc., 2014, hier erhältlich.

Bild mit freundlicher Genehmigung:

1. „15 Hegasy Cas9 DNA Tool Wiki E CCBYSA“ Von Guido4 – Eigene Arbeit (CC BY-SA 4.0) über Commons Wikimedia 2. „16 Hegasy DNA Rep Wiki E CCBYSA“ Von Guido4 – Eigene Arbeit (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia 3. „RNAi-simplified“ Von Diese Abbildung ist von einer von Matzke MA, Matzke AJM adaptiert – Diese Abbildung ist von einer von Matzke MA, Matzke AJM (2004) Die Samen eines neuen Paradigmas pflanzen angepasst. PLoS Biol 2(5): e133 doi:10.1371/journal.pbio.0020133. (CC BY 2.5) über Commons Wikimedia