基因组编辑技术研究进展

《基因组编辑技术研究进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、生物技术通报·技术与方法·BIOTECHNOLOGYBULLETIN2014年第11期基因组编辑技术研究进展吴璐王磊任远原辉（深圳华大基因研究院，深圳518083）摘要：利用基因组编辑技术可以对生物基因组特定位点进行人工修饰，研究相关基因的功能，进而应用于基础研究和临床治疗方面。序列特异性的DNA结合结构域与非特异性的DNA修饰结构域组合而成的人工酶是基因组编辑工具的重要组成部分。主要介绍了锌指核酸酶（ZFNs）、转录激活样效应因子核酸酶（TALEN）、归巢核酸内切酶（Meganucleases）和成簇间隔短回文重复（CRIS

2、PR）4种基因组编辑技术的特点、原理、构建方法及应用，为相关的研究和应用提供参考。关键词：基因编辑ZFNsTALENCRISPR同源重组TheResearchofGenomeEditingWuLuWangLeiRenYuanYuanHui（BGI-Shenzhen，Shenzhen518083）Abstract:GenomeEditingcanbeusedtooperateartificiallyalmostanygeneincellsororganisms.Thisresearchmethodofgenefunctionis

3、usefulforfundamentalresearchandclinictreatment.ThemajorcomponentofthistoolisartificialnucleasewithspecificDNA-bindingdomainandnon-specificDNA-modifyingdomain.Thisarticlereviewsthecharacteristics,principle,constructionandapplicationofZFN,TALENandCRISPR/Cas,whichwould

4、beusefulreferenceforrelatedresearch.Keywords:GeneeditingZFNsTALENCRISPRHomologousrecombination基因组定点编辑技术，可以实现对一个或多个修复（Homologydirectedrecombinationrepair，HDR）目的基因的敲除，或是把外源基因敲入到指定位点，和非同源末端连接（Non-homologousendjoining，也可以利用转录因子在转录水平上对目的基因的表NHEJ）两种方式修复。在同源序列（外源引入或同达水平进行调

5、控，这项技术是研究基因功能并对基源染色体）存在的情况下，同源重组修复（HDR）因的功能加以利用的最有效手段。可实现外源基因的插入或基因的靶向修复；在没有基因组定点编辑工具主要有锌指核酸酶（Zinc-同源序列的情况下，细胞趋向于利用非同源的末端fingernucleases，ZFNs）、转录激活样效应因子核酸连接（NHEJ）进行DNA的修复，它可能引入或删酶（Transcriptionactivator-likeeffectornucleases，TA-除一个或多个碱基从而造成基因移码突变，使相关LEN）、归巢核酸内切酶（Meg

6、anucleases）和成簇间隔基因被敲除。4种基因组编辑技术的序列靶向识别、短回文重复（ThetypeIIclusteredregularlyinterspaced人工构建方法等均有很大不同。shortpalindromicrepeats，CRISPR），以上工具均可1锌指核酸酶（ZFNs）以对基因组进行精确的定点修饰，工作原理基于核ZFN是一种人工改造的核酸内切酶，它由特异酸内切酶在基因组的特定位点进行切割，从而形成性的DNA结合结构域和非特异性的切割域两部分DNA双链断裂（Doublestrandbreak，DSB）。细

7、胞中构成，其中结合域由一系列串联的具有Cys2-His2存在天然的DNA损伤应答机制，DSB会被同源重组结构的锌指蛋白构成，切割域主要是指核酸内切酶收稿日期：2014-01-26基金项目：深圳市战略新兴产业发展专项资金项目（CXZZ20120615141322654）作者简介：吴璐，女，硕士，研究方向：分子生物学；E-mail：wulu@genomics.cn通讯作者：原辉，男，博士，研究方向：动植物分子育种；E-mail：yuanhui@genomics.cn2014年第11期吴璐等：基因组编辑技术研究进展85FokI。在基

8、因组靶标位点左右两边各设计一个ZFN中切割域和锌指核酸酶的切割域类似，均为FokI内（分别根据正负链的序列），识别结构域将两个ZFN切酶；TALEN的结合域是经过人工改造的TALE蛋结合到基因组特定位点，当两个识别位点的间距为白，这种蛋白最初来源于一种植物病原菌——黄单6-8