تفاوت کلیدی بین ZFN TALEN و CRISPR این است که ZFN یک تکنیک ویرایش ژن مصنوعی است که بر اساس نوکلئازهای انگشت روی متشکل از یک دامنه انگشت روی و یک دامنه اندونوکلئاز Fok1 است. در همین حال، TALEN یک تکنیک ویرایش ژنی ساخته دست بشر است که بر اساس پروتئین‌های همجوشی متشکل از پروتئین TALE باکتریایی و اندونوکلئاز Fok1 است و CRISPR یک مکانیسم دفاعی طبیعی مبتنی بر RNA است که توسط دو نوع RNA و پروتئین‌های Cas مرتبط هدایت می‌شود.
ابزارهای ویرایش ژن بر اساس نوکلئازهای مهندسی شده متشکل از حوزه‌های اتصال خاص توالی و ماژول‌های برش DNA غیر اختصاصی هستند. ZFN، TALEN و CRISPR سه نوع تکنیک ویرایش ژن هستند. ZEN و TALEN سیستم های ساخته دست بشر هستند، در حالی که CRISPR یک سیستم طبیعی است که در باکتری ها وجود دارد. هر سه سیستم توالی ها را می شناسند و DNA هدف را می شکافند. نوکلئازهای انگشت روی از یک دامنه انگشت روی و اندونوکلئاز Fok1 تشکیل شده است. TALEN ها از پروتئین TALE باکتریایی و اندونوکلئاز Fok1 تشکیل شده اند. CRISPR از دو RNA (crRNA فعال کننده ترانس و یک RNA راهنمای منفرد) تشکیل شده است.
ZFN چیست؟
ZFN یک ابزار ویرایش ژن مبتنی بر نوکلئازهای انگشت روی است. نوکلئازهای انگشت روی، نوکلئازهای کایمری هستند که از حوزه‌های اتصال به DNA اختصاصی توالی و حوزه‌های جداکننده DNA غیر اختصاصی از اندونوکلئاز محدود FokI تشکیل شده‌اند. این یک فناوری ویرایش ژنوم ساخته دست بشر است که طیف وسیعی از تغییرات ژنی را با ایجاد شکستگی های دو رشته ای در DNA امکان پذیر می کند.
شکل 01: ZFN
ZFN ابزار مهمی در هنگام معرفی تغییرات هدفمند در گیاهان و چندین گونه محصول است. این اجازه می دهد تا ویژگی های ارزشمند را در گیاهان بگنجانید. علاوه بر این، ZFN دارای پتانسیل درمانی است زیرا قادر به انجام اصلاحات ژنتیکی دقیق برای از بین بردن موثر علائم است.
TALEN چیست؟
نوکلئازهای شبه فعال کننده رونویسی (TALEN) یک ابزار ویرایش ژنی است که بر اساس نوکلئازهای کایمریک شبیه به ZFN است. همچنین یک فناوری ویرایش ژنوم ساخته دست بشر است. TALEN با القای شکستگی های دو رشته ای در DNA باعث اصلاح ژن می شود. TALEN ها از حوزه های اتصال به DNA توالی خاص تشکیل شده اند که با یک ماژول برش DNA غیر اختصاصی ترکیب شده اند. بنابراین، دارای دامنه های برش FokI و دامنه های اتصال به DNA است که از پروتئین های TALE مشتق شده اند.
شکل 02: TALEN
پروتئین های TALE به طور طبیعی در جنس باکتری Xanthomonas وجود دارند. این پروتئین ها حاوی حوزه های اتصال DNA هستند که از یک سری دامنه های تکرار اسید آمینه 33-35 تشکیل شده است. یکی از مزایای عمده TALEN نسبت به ZFN این است که ویژگی اتصال دامنه اتصال DNA را می توان در TALEN با ایجاد تغییراتی در 33-34 تکرار اسید آمینه تغییر داد.
کریسپر چیست؟
CRISPR مخفف عبارت Clustered Regulatory Regulatory Interspaced Short Palindromic Repeats است. این یک مکانیسم دفاعی طبیعی مبتنی بر RNA است که در باکتری ها اجرا می شود. در واقع، این یک مکانیسم ویرایش ژنوم است که به ویژه در برابر ویروس ها استفاده می شود. یک ویروس یا یک مهاجم خارجی می تواند این سیستم را در باکتری ها فعال کند. CRISPR همراه با پروتئین مرتبط با CRISPR (Cas9) کار می کند.
CRISPR از دو RNA تشکیل شده است: crRNA فعال کننده ترانس و یک RNA راهنما. بنابراین، تشخیص CRISPR به هر دوی این RNA ها بستگی دارد.هنگامی که DNA ویروسی وارد یک سلول باکتریایی می شود، مکان CRISPR RNA راهنما تولید می کند که پروتئین های Cas را برای رسیدن و اتصال به DNA ویروسی و جدا شدن در یک مکان خاص همراهی می کند. هنگامی که DNA ویروسی جدا می شود، به دلیل خاموش شدن DNA بیماری زا غیرفعال می شود. از این رو، سیستم CRISPR با کمک پروتئین های کاس ویروس ها را می گیرد، می شکافد و غیرفعال می کند.
شکل 03: CRISPR/Cas9
CRISPR/Cas9 به عنوان یک سیستم ویرایش ژنوم استفاده می شود. این یک فناوری جدید است. این فناوری نسبت به سایر تکنیک های ویرایش ژنوم بسیار ساده، کارآمد و مقرون به صرفه است. در مقایسه با ZFN و TALEN، سیستم CRISPR/Cas9 یک ابزار کارآمد در القای تغییرات هدفمند ژنوم است.
چه شباهت هایی بین ZFN TALEN و CRISPR وجود دارد؟
- ZFN، TALEN، و CRISPR تکنیک های ویرایش ژن هستند.
- هر سه ابزار تکنیک‌های امیدوارکننده‌ای در اصلاح علل ژنتیکی بسیاری از بیماری‌ها خواهند بود.
- با این حال، آنها محدودیت هایی را در هدف گیری، ویژگی ناقص، و هدف گذاری ژن نشان می دهند.
- هر سه سیستم می توانند شکست های دو رشته ای را القا کنند.
تفاوت بین ZFN TALEN و CRISPR چیست؟
ZFN یک تکنیک ویرایش ژن مبتنی بر نوکلئازهای انگشت روی است، در حالی که TALEN یک تکنیک ویرایش ژن مبتنی بر پروتئین های همجوشی است که از پروتئین TALE باکتریایی و اندونوکلئاز Fok1 تشکیل شده است، و CRISPR یک مکانیسم دفاعی باکتریایی مبتنی بر RNA طبیعی است که هدایت می شود. توسط دو نوع RNA و پروتئین های Cas مرتبط. بنابراین، این تفاوت اصلی بین ZFN TALEN و CRISPR است.
اینفوگرافیک زیر تفاوت‌های بین ZFN TALEN و CRISPR را به صورت جدولی برای مقایسه کنار هم فهرست می‌کند.
خلاصه - ZFN در مقابل TALEN در مقابل CRISPR
ZFN، TALEN و CRISPR فن آوری های ویرایش ژن هستند. CRISPR فناوری اخیری است که کارایی، امکان سنجی و کاربرد بالینی چند نقشی بهتری را نشان می دهد. هر دو ZFN و TALEN ابزارهای مصنوعی ساخته دست بشر هستند، در حالی که CRISPR یک مکانیسم دفاعی باکتری است. هر دو ZFN و TALEN هسته های مهندسی شده هستند. CRISPR شامل دو نوع RNA است که با پروتئین های Cas مرتبط است. بنابراین، این خلاصه تفاوت بین ZFN TALEN و CRISPR است.
