CRISPR和RNAi有什么区别

什么是 CRISPR

CRISPR (成簇的规则间隔短回文重复) 是天然存在于原核生物（包括细菌）基因组中的 DNA 序列家族。这些重复来自感染原核生物的病毒。因此，它们可用于识别相似的 DNA 序列，在随后的感染中破坏病毒的相似 DNA 序列。因此，CRISPR 成为原核生物中的抗病毒防御系统。在这里，一种称为 Cas9（CRISPR 相关蛋白 9）的酶使用 CRISPR 作为指导序列来识别互补链，然后切割互补序列。

图 1：CRISPR-Cas9 作为分子工具引入靶向双链 DNA 断裂

然而，CRISPR-Cas9 系统被用作基因组编辑工具来开发生物技术产品和治疗遗传疾病。在这里，这个过程改变了遗传密码，导致基因敲除。这将永久沉默基因，完全消除其功能。为此，使用位点特异性、20 个核苷酸的单向导 RNA (sgRNA) 来识别 Cas9 并将其带到目标基因座。然后，Cas9 切割 DNA 的两端，导致双链断裂。

图 2：通过 CRISPER-Cas9 进行基因组编辑

之后，两条链可以通过非同源末端连接 (NHEJ) 或同源重组 (HR) 重新连接，以在两端之间插入供体 DNA。 NHEJ 和 HR 都会导致基因敲除。

什么是RNAi

RNA干扰（RNA干扰) 是一种生物学过程，它通过降解靶标 mRNA 在转录后水平上调节基因表达。它是研究反向遗传学中基因功能的最广泛使用的方法之一。在这里，参与该过程的两种主要类型的小 RNA 分子是微 RNA (miRNA) 和小干扰 RNA (siRNA)。参与 RNAi 的另一种形式的小 RNA 模拟 miRNA 的功能是短发夹 RNA (shRNA)。然而，shRNA 必须通过递送系统人为地引入系统。 miRNA和shRNA均通过与靶mRNA杂交形成双链RNA，与小RNA序列互补。

图 3：RNAi

然后，一种称为 Dicer 的酶与 RNA 双链体结合，将其切割成长度为 20-25 个核苷酸的小型双链 RNA 复合物。这些小复合物被称为 siRNA，它与另一个名为 RISC（RNA 诱导的沉默复合物）的复合物结合。最后，RISC 的催化成分 Ago2 (Argonaute 2) 切割 siRNA 双链体中的 mRNA 链。因此，该过程负责抑制基因表达。因此，可以使用 RNAi 在 RNA 水平上暂时沉默基因。因此，它成为敲除基因的工具。更重要的是，这里的功能损失是可逆的。

CRISPR 和 RNAi 之间的相似之处

CRISPR和RNAi的区别

定义

CRISPR 是指细菌防御系统的标志，它构成了 CRISPR-Cas9 基因组编辑技术的基础，而 RNAi 是指一种生物学过程，其中 RNA 分子通过中和靶向 mRNA 分子来抑制基因表达或翻译。因此，这是 CRISPR 和 RNAi 之间的根本区别。

在发现

CRISPR 和 RNAi 之间的另一个区别是 CRISPR 系统天然存在于原核生物中，而 RNAi 天然存在于许多真核生物中。

意义

首先，CRISPR和RNAi的主要区别在于，CRISPR是一种基因组编辑技术，涉及基因敲除，而RNAi是一种基因表达的转录后调控形式，涉及基因表达的敲除。

适用性

期间

此外，CRISPR 和 RNAi 之间的另一个区别是 CRISPR 永久沉默基因，而 RNAi 暂时沉默基因。

成本

此外，虽然 CRISPER 与高成本相关联，但 RNAi 与低成本相关联。

灵敏度

CRISPR 中的脱靶效应较低，而 RNAi 与高脱靶效应率相关。这也是 CRISPR 和 RNAi 的区别。

结论

CRISPR 是一种基因组编辑工具，负责基因敲除。它适用于DNA水平并带来永久的基因沉默效果。相比之下，RNAi 是一种用于在转录后水平调节基因表达的细胞机制。因此，它适用于 RAN 水平，它通过降解 mRNA 暂时降低基因表达。因此，CRISPR 和 RNAi 的主要区别在于每种方法带来的基因沉默效应的类型。

参考：

1. Davis, E D. “TALEN 或 CRISPR 的敲除与 ShRNA 或 SiRNA 的敲除。” Genecopoeia, GeneCopoeia, Inc., 2014, 可在此处获得。

图片提供：

1. Guido4 的“15 Hegasy Cas9 DNA 工具 Wiki E CCBYSA” – 通过 Commons Wikimedia 自己的作品（CC BY-SA 4.0） 2. Guido4 的“16 Hegasy DNA Rep Wiki E CCBYSA” – 自己的作品（CC BY-SA 4.0）通过 Commons Wikimedia 3. “RNAi-simplified” By 这个图改编自 Matzke MA, Matzke AJM 的一个图——这个图改编自 Matzke MA, Matzke AJM (2004) 种植新范式的种子。 PLoS Biol 2(5): e133 doi:10.1371/journal.pbio.0020133。（CC BY 2.5）通过Commons Wikimedia