CRISPR Cas 9과 제한효소의 차이점은 무엇인가요?
안녕하세요. 원핵생물이 지닌 방어체계인 CRISPR Cas 9과 제한효소는 둘 다 핵산을 절단하는 능력이 있는데요 어떤점에서 다른건가요?
CRISPR-Cas9과 제한효소는 모두 DNA를 절단하지만, 작용 기전과 특이성에서 근본적으로 다릅니다.
무엇보다 인식하는 기작을 보면 제한효소는 효소 단백질 자체가 GAATTC와 같은 고정되고 짧은 회문 서열을 직접 인식하고 절단합니다. 반면 CRISPR-Cas9 시스템은 가이드 RNA(gRNA)를 이용해 표적 DNA 위치를 인식합니다.
또한 제한효소는 인식 서열이 게놈에 많을 경우 비특이적 절단이 일어날 수 있는 반면 CRISPR-Cas9는 gRNA 서열을 변경하여 원하는 거의 모든 DNA 서열을 표적으로 삼을 수 있어 유연성과 정밀도가 압도적으로 높습니다.
게다가 제한효소는 모든 외부 DNA를 무차별적으로 파괴하는 선천적 방어입니다. 하지만, CRISPR-Cas9는 침입 바이러스의 DNA 정보를 기억하여 다음 침입 시 정밀하게 제거하는 적응 면역 역할을 합니다.
좀 더 간단히 비유해서 말씀드리면 제한효소가 정해진 패턴을 자르는 단순한 가위라면, CRISPR-Cas9은 안내장치를 이용하여 원하는 곳을 정확히 자르는 레이저 절단기라 할 수 있습니다.
안녕하세요.
질문해주신 것과 같이 CRISPR-Cas9과 제한효소는 모두 DNA를 절단할 수 있는 분자생물학적 도구입니다. 둘 다 원핵생물의 방어체계에서 유래했으며DNA를 특정한 위치에서 절단할 수 있기 때문에 분자생물학 실험에서 유전자 조작·클로닝 등에 사용됩니다. 하지만, 이 두 시스템은 작동 원리가 완전히 다르기 때문에 용도와 응용 범위도 크게 다릅니다.
근본적인 차이: 단백질이 표적을 인식하느냐, RNA가 표적을 인식하느냐인데요 제한효소는 단백질 단독으로 특정 염기서열을 직접 인식합니다. 보통 4–8 bp 정도의 고정된 서열만 절단합니다. 예를 들어서 EcoRI은 GAATTC만 절단, HindIII는 AAGCTT만 절단하며 이처럼 인식 서열이 고정되어 있기 때문에, 원하는 아무 위치나 자를 수 없습니다.
반면에 CRISPR-Cas9의 경우 표적 인식은 RNA(gRNA)가 담당하고, 절단은 Cas9 단백질이 담당합니다. 따라서 gRNA 서열만 바꾸면 유전체 어디든 원하는 위치를 절단할 수 있고 인식 서열 길이도 약 20 bp로 길어 정밀성이 매우 높습니다.
절단방식에도 차이가 있는데요 제한효소는 특정 서열에서 항상 같은 형태로 절단합니다. 대부분 짧은 염기서열을 인식하며 절단 결과는 staggered ends(점착성 말단) 또는 blunt ends(평활 말단)로 일정합니다.
반면에 CRISPR-Cas9의 Cas9은 gRNA가 안내한 위치에서 이중가닥을 절단합니다. PAM 서열(NGG 등)만 근처에 있으면 거의 어떤 DNA 서열도 절단 가능하고 절단 후의 DNA 수선 과정(NHEJ·HDR)을 이용해 유전자 제거·삽입·교정이 가능합니다. 감사합니다.
CRISPR Cas9은 가이드 RNA(gRNA)를 이용하여 특정 염기 서열을 정교하게 표적하여 절단하는 반면, 제한 효소는 DNA의 특정 인식 서열을 찾아 무작위적인 절단 없이 해당 부위만을 인식하고 절단하는 차이가 있습니다.
안녕하세요. 이상현 전문가입니다.
크리스퍼-cas9는 특정 염기서열을 가이드 RNA로 인식해서 표적위치를 절단하는
적응성 면역기반시스템이고, 제한효소는 미생물이 보유한 고정된 염기서열을 인식해 절단하는 비특이 방어 역할을 합니다.
감사합니다.