CRISPRとRNAiの違いは何ですか

CRISPRとは何ですか

CRISPR（クラスター化された規則的に間隔を空けた短いパリンドロームリピート）は、細菌を含む原核生物のゲノムに自然に存在するDNA配列のファミリーです。これらのリピートは、原核生物に感染するウイルスに由来します。したがって、それらを使用して類似のDNA配列を認識し、その後の感染でウイルスから類似のDNA配列を破壊することができます。したがって、CRISPRは原核生物の抗ウイルス防御システムになります。ここでは、Cas9（CRISPR関連タンパク質9）として知られる酵素が、CRISPRをガイド配列として使用して相補鎖を認識し、次に相補配列を切断します。

図1：分子ツールとしてのCRISPR-Cas9が標的化された二本鎖DNA切断を導入

ただし、CRISPR-Cas9システムは、バイオテクノロジー製品を開発し、遺伝性疾患を治療するためのゲノム編集ツールとして使用されます。ここで、プロセスは遺伝暗号を変更し、遺伝子をノックアウトします。これは遺伝子を永久に沈黙させ、その機能を完全に排除します。そのために、部位特異的な20ヌクレオチドのシングルガイドRNA（sgRNA）を使用して、Cas9を認識し、標的遺伝子座に移動させます。次に、Cas9はDNAの両端を切断し、二本鎖切断を引き起こします。

図2：CRISPER-Cas9によるゲノム編集

その後、非相同末端結合（NHEJ）または相同組換え（HR）のいずれかを介して、2つの鎖を再結合し、2つの末端の間にドナーDNAを挿入することができます。 NHEJとHRの両方が遺伝子をノックアウトします。

RNAiとは

RNAi（RNA干渉）は、標的mRNAを分解することにより、転写後レベルで遺伝子発現を調節する生物学的プロセスです。これは、逆遺伝学における遺伝子機能を研究するために最も広く使用されているアプローチの1つです。ここで、プロセスに関与する2つの主要なタイプの低分子RNA分子は、マイクロRNA（miRNA）と低分子干渉RNA（siRNA）です。 miRNAの機能を模倣したRNAiに関与するsmallRNAのもう1つの形態は、ショートヘアピンRNA（shRNA）です。ただし、shRNAはデリバリーシステムを介して人為的にシステムに導入する必要があります。 miRNAとshRNAはどちらも、smallRNA配列に相補的なターゲットmRNAとのハイブリダイゼーションによって二本鎖RNAを形成します。

図3：RNAi

次に、ダイサーとして知られる酵素がRNA二重鎖と結合し、長さが20〜25ヌクレオチドの小さな二本鎖RNA複合体に切断します。これらの低分子複合体はsiRNAとして知られており、RISC（RNA誘導サイレンシング複合体）という名前の別の複合体に結合します。最後に、Ago2（Argonaute 2）として知られるRISCの触媒成分は、siRNA二重鎖のmRNA鎖を切断します。したがって、このプロセスは遺伝子発現の阻害に関与しています。したがって、RNAiを使用してRNAレベルで一時的に遺伝子をサイレンシングすることが可能です。したがって、それは遺伝子をノックダウンするためのツールになります。さらに重要なことに、ここでの機能の喪失は可逆的です。

CRISPRとRNAiの類似点

CRISPRとRNAiの違い

意味

CRISPRはCRISPR-Cas9ゲノム編集技術の基礎を形成する細菌防御システムの特徴を指し、RNAiは標的mRNA分子を中和することによってRNA分子が遺伝子発現または翻訳を阻害する生物学的プロセスを指します。したがって、これがCRISPRとRNAiの根本的な違いです。

で見つかりました

CRISPRとRNAiのもう1つの違いは、CRISPRシステムは原核生物で自然に発生するのに対し、RNAiは多くの真核生物で自然に発生することです。

意義

とりわけ、CRISPRとRNAiの主な違いは、CRISPRが遺伝子のノックアウトに関与するゲノム編集技術であるのに対し、RNAiは遺伝子発現のノックダウンに関与する遺伝子発現の転写後調節の一形態であるということです。

適用性

間隔

さらに、CRISPRとRNAiのもう1つの違いは、CRISPRが遺伝子を永久にサイレンシングするのに対し、RNAiは遺伝子を一時的にサイレンシングすることです。

費用

また、CRISPERは高コストに関連付けられていますが、RNAiは低コストに関連付けられています。

感度

RNAiが高率のオフターゲット効果と関連しているのに対し、CRISPRのオフターゲット効果は低いです。これは、CRISPRとRNAiの違いでもあります。

結論

CRISPRは遺伝子のノックアウトを担当するゲノム編集ツールです。 DNAレベルで適用可能であり、永続的な遺伝子サイレンシング効果をもたらします。比較すると、RNAiは転写後レベルでの遺伝子発現の調節に使用される細胞メカニズムです。したがって、RANレベルで適用可能であり、mRNAを分解することにより遺伝子発現を一時的にノックダウンします。したがって、CRISPRとRNAiの主な違いは、各アプローチによってもたらされる遺伝子サイレンシングの効果のタイプです。

参照：

1. Davis、ED。「TALENまたはCRISPRによるノックアウトとShRNAまたはSiRNAによるノックダウン」。 Genecopoeia、GeneCopoeia、Inc.、2014年、こちらから入手できます。

画像提供：

1.「15HegasyCas9 DNA Tool Wiki E CCBYSA」、Guido4 – Commons Wikimediaによる自作（CC BY-SA 4.0）2。「16Hegasy DNA Rep Wiki E CCBYSA」、Guido4 –自作（CC BY-SA 4.0） Commons Wikimedia 3.「RNAi-simplified」によるこの図は、Matzke MA、Matzke AJMによるものから採用されています–この図は、Matzke MA、Matzke AJM（2004）による新しいパラダイムの種の植え付けによるものから採用されています。 PLoS Biol 2（5）：e133 doi：10.1371 /journal.pbio.0020133。（CC BY 2.5）コモンズウィキメディア経由