CRISPRと制限酵素の大きな違いは、CRISPRが自然界に存在する原核生物の免疫防御機構で、近年、真核生物の遺伝子の編集・改変に用いられているのに対し、制限酵素はDNA分子を細かく切断する生物学的ハサミであることだ。

ゲノム編集や遺伝子改変は、遺伝学や分子生物学において興味深く、革新的な分野です。遺伝子組み換えは、遺伝子治療の研究に広く用いられている。また、遺伝子改変は、遺伝子の性質や機能、変異がその機能にどのような影響を与えるかを明らかにするのに役立つ。CRISPRと制限酵素は、遺伝子改変に重要な役割を果たします。CRISPRは、遺伝子を正確に改変します。制限酵素は、生物学的なハサミのような働きをして、DNA分子をより小さな物質に切り分けます。

カタログ

1. 概要と主な違い 2. CRISPRとは 3. 制限酵素とは 4. CRISPRと制限酵素の類似点 5. 横並びの比較 - CRISPRと制限酵素の表形式 6. まとめ

クリスプ（crispr）は何ですか？

CRISPRシステムは、大腸菌をはじめとする一部の細菌に存在する自然な仕組みです。これは、外来DNAの侵入に対する適応免疫の一形態である。さらに、配列特異的な**メカニズムである。CRISPRシステムには、いくつかのDNA繰り返し要素が含まれている。これらのエレメント**には、外来DNAに由来する短い「スペーサー」配列と、複数のCas遺伝子が含まれている。Cas遺伝子の中には、ヌクレアーゼであるものもあります。したがって、完全な免疫システムはCRISPR/Casシステムと呼ばれています。

CRISPR/Casシステムは、4つのステップで機能します。

1. このシステムでは、侵入したファージとプラスミドDN**セグメント（スペーサー領域）をCRISPR遺伝子座に遺伝的に繋ぎ止めておく（スペーサー領域獲得ステップと呼ぶ）。
2. crRNA 成熟段階 - ホストが CRISPR モチーフを転写・加工し、CRISPR repeat element と integration spacer element を含む成熟 CRISPR RNA (crRNA) を産生します。
3. crRNAは相補的な塩基対形成によって相同なDNA配列を検出する。これは、感染症が存在し、感染物質が存在する場合に重要である。
4. 標的干渉ステップ-crRNAは外来DNAを検出し、それと複合体を形成し、宿主をそれから保護する。

現在、CRISPR/Cas9システムは、転写抑制や活性化により哺乳類ゲノムを改変・修正するために利用されています。哺乳類細胞は、CRISPR/Cas9を介したDNA切断の修復機構を持っています。これは、非相同末端結合（NHEJ）または相同指向性修復（HDR）を用いて行うことができる。どちらの修復機構も、二本鎖切断を導入することで実現する。NHEJは変異の除去につながり、機能喪失効果を生み出すのに利用できる。 HDRは特定の点変異を導入したり、異なる長さのDN**セグメントを導入するのに利用できる。CRISPR/Casシステムは、現在、治療、生物医学、農業、科学研究などに利用されています。

制限酵素は何ですか？

制限酵素は、しばしば制限エンドヌクレアーゼと呼ばれ、DNA分子を小さな断片に切断する能力を持っています。切断は、制限部位と呼ばれるDNA分子の特定の認識部位の近傍またはその近傍で行われる。認識部位は通常4〜8塩基対で構成されている。制限酵素は切断部位によって、I型、II型、III型、IV型の4種類（04）に分類される。制限酵素を4種類に分類する際には、切断部位に加えて、標的配列の組成、補酵素の必要性、条件などの要素も考慮される。

DNA分子を切断する際、切断部位は制限部位そのものである場合と、制限部位からある程度離れた場所にある場合がある。制限酵素は、DNA二重らせんの各ホスホグリカン骨格に2つの切り口を作る。

図02: 制限酵素

制限酵素は、主に大腸菌や細菌に存在する。侵入してきたウイルスに対する防御機構として、この酵素を利用しているのだ。制限酵素は自分のDNAではなく、外来（病原体）のDNAを切断する。外来DNAはメチルトランスフェラーゼという酵素で保護されており、宿主のDNAを修飾して切断を防いでいる。

I型制限酵素は、認識部位から離れたところに切断部位を持つ。この酵素が機能するためには、ATPとタンパク質であるS-アデノシル-L-メチオニンが必要である。制限酵素とメチルエステラーゼが共存するため、I型制限酵素は多機能であると考えられている。II型制限酵素は認識部位そのもの、あるいはそれに近い場所で切断を行う。その働きに必要なのはマグネシウム（Mg）だけです。II型制限酵素は1つの機能しか持たず、メチルエステラーゼに依存しない。

クリスプ（crispr）と制限酵素の共通点

• CRISPRや制限酵素は、遺伝子改変の重要なツールである。
• CRISPRやCas9、制限酵素の中には、核酸エンドヌクレアーゼであるものもあります。
• どちらも特徴的なDNA配列を認識し、DNAを切断する。
• 細菌や古細菌に含まれる。
• CRISPRも制限酵素も配列特異的である**。

クリスプ（crispr）と制限酵素の違い

CRISPR-Casシステムは、外来の遺伝的要因に抵抗する原核生物の免疫システムである。一方、制限酵素は、特定のヌクレオチド配列を認識し、DNAに2本鎖の切断を行うエンドヌクレアーゼである。これが、CRISPRと制限酵素の決定的な違いなんですね。

また、CRISPR-は非常に精密な切断が可能です。一方、制限酵素による切断は、あまり正確ではない。さらに、CRISPRは先進的な技術であるのに対し、制限酵素は原始的なものです。

以下のインフォグラフィックは、CRISPRと制限酵素の違いをまとめたものです。

概要 - クリスプ（crispr） vs. 制限酵素

CRISPRと制限酵素は、遺伝子組み換えに用いられる技術である。CRISPRは、ある種の細菌で行われる、外来DNAの侵入に対する適応免疫防御の一形態である。自然な防御機構である。一方、制限酵素は、二本鎖DNAを切断するエンドヌクレアーゼである。CRISPRも制限酵素も、DNAを小さな断片に切断する。ただし、どちらも配列に依存する。CRISPRとは対照的に、制限酵素は原始的なものです。 CRISPRは制限酵素よりも精密に切断します。というわけで、CRISPRと制限酵素の違いについてまとめてみました。

引用