没有合适的资源?快使用搜索试试~ 我知道了~
基因工程-比较TALEN技术与ZFN技术(完整资料).doc
0 下载量 44 浏览量
2022-11-30
17:14:55
上传
评论
收藏 828KB DOC 举报
温馨提示
试读
23页
基因工程-比较TALEN技术与ZFN技术(完整资料).doc
资源推荐
资源详情
资源评论
基因工程 比较 TALEN 技术与
ZFN 技术(完整资料)
(可以直接使用,可编辑 优秀版资料,欢迎下载)
比较 TALEN 技术与ZFN技术
重组锌指核酸酶(zinc-finger nucleases,ZFN)技术与转录激活因子样效
应蛋白核酸酶(transcription activator-like effector nuclease
s,TALEN)技术是可以对基因组进行定点修饰的基因编辑技术,可精确地定
位到基因组的某一位点上并剪断靶标 DNA 片段从而插入新的基因片段,从而对
原基因组进行“编辑”。
ZFN 技术依赖于特异性识别并结合 DNA 的锌指蛋白和 FokI 核酸内切酶可
剪切结构域组成的融合蛋白,可切割特异DNA 序列并引起DNA 双链断裂(d
ouble—strand breaks,DSB),DSB 激活细胞的 DNA修复机制,从而定点修饰
基因组。TALEN 是由转录激活因子样效应物(TALE)代替 ZF 与FokI 核酸
内切割域组成的基因编辑工具。
一、结构与原理
ZFN 技术中,锌指结构域通常由 3-6Cys
2
—His
2
型锌指单元串联而成,他
们借助一个Zn
2+
形成ββα构象,其中α螺旋中的—1,+3,+6 位的三个氨基酸直
接与靶 DNA 的三联碱基相互作用.这三个残基中的任一残基的改变都会影响 ZF
对目标碱基的识别。根据目的基因设计 8-10 个锌指结构域并与 FokI 结合可构
成靶向特定位点的ZFNs,在 FokI 切割域的二聚化作用下完成对目的基因的编
辑.
TALE蛋白包括三部分:N端序列、C 端序列、由高度保守的重复单元组
成的中心重复区。每个重复单元中除 12、13位氨基酸可变外其余几乎相同,12、
13位的两个氨基酸被称为重复可变的双氨基酸残基(repeat varible di-residue
s,RVDs)。RVD 与 A、T、C、G 之间有着严格的对应关系,即 NI—A;
NG-T; HD-C;NN—G。构建 TALE 时,根据靶 DNA 序列变换RVDs 并串
联重复单元并与 FokI 切割结构域结合,TALE 与靶位点结合,二聚化的FokI
对其进行切割,完成基因编辑操作.
二、ZFN、TALEN 异同点比较
与 ZFN 相比,TALEN 的优势是十分明显的。第一,TALEN 简化了ZFN 复
杂的筛选过程,在简单的分子克隆条件下就可构建出高效的 TALEN;第二,TA
LEN 结合 DNA 序列更为严格,打靶效率高于 ZFN;第三,TALEN 降低了脱靶
的可能性,从而降低了对受体细胞的毒性。详细比较如下:
2。1 共同点
1. 二者均为人工改造的核酸内切酶,由特异性识别靶 DNA 的识别域和非特异
性剪切 dsDNA 的切割域,他们配合着行使功能,缺一不可。
2. ZFN、TALEN中的 FokI 是源于黄单胞杆菌的一种限制性核酸内切酶,
它只有形成二聚体时才对 dsDNA 具有剪切活性。
3. FokI 切割 DNA 后的修复机制相同:在两个靶位点之间剪切 DNA,在 DSB
处诱发 DNA 的同源重组修复机制和非同源末端连接修复机制,从而达到定
点修饰。
2.2 不同点
1. 开发时间:最早的ZFN出现在18年前,而 TALEN 技术才于 2007 年问世.
2. 靶 DNA 序列的识别:ZF 结构域识别的是三联碱基,而 TALEN 结构域识别
的是某特定的核苷酸。例如:某蛋白包括两个锌指结构域,可识别六个碱基;
而当它包括两个 TALEN 结构域时即两个 RVD,仅能识别两个碱基.此外,T
ALEN的 RVD 与碱基之间的对应关系与物种、细胞、DNA 序列无关,并
且设计简单,成本低,与ZFN 相比活性更高。
3. 上下文依赖效应:ZFN 在识别DNA 序列时,重复氨基酸之间会产生相互作用,
也就是上下文依赖效应,从而使得识别的特异性发生了改变,影响基因修饰效
率.还未见 TALEN 上下文依赖效应的相关报道。
4. 对细胞的毒性效应:锌指酶切割 DNA 时易产生脱靶现象,对细胞产生了毒副
作用。TALEN 脱靶情况较少,毒性小。例如:通过点对点地比较二者对人细
胞内源基因 CCR5 的删除效果,发现在效率大体相同的情况下,目前实验数据
显示 TALE 所产生的细胞毒性比 ZFN 小得多。
5. 靶向基因序列长度:与 ZFN 相比,TALEN 可以识别更长的靶基因序列。
三、存在的问题与展望
目前,ZFN 技术还存在以下困惑:锌指蛋白结构域与 DNA 结合的特异性、亲
和性有待提高;如何让解决 ZFN 的高效导入、可调控切、瞬时表达问题;ZFN
对细胞的潜在综合作用需进行综合评价,并对引起的潜在免疫反应,尤其是针对
于源于细菌的FokI 结构域的客观评价。
同样地,TALEN技术还存在以下问题:设计识别20 个碱基含有 1000 多个氨
基酸的 TALEN 蛋白,会引起机体的免疫应答,降低了其在细胞中的打靶效率;
TALEN同样会产生脱靶的现象,可能由于细胞中染色体的状态引起,如TALEN
技术对于异染色质化的基因无效;TALEN 技术的应用主要集中在基因敲除方
面,但是否适合大片段基因的插入尚不明确。
ZFN、TALEN技术为人们定向改造基因提供了基础,但相关应用还处于
初级阶段,但他们在转基因动、植物的研究方面尤其是 TALEN 技术在基因治
疗上仍然显示出了巨大的应用价值。2012 年 Science 在评述中把 TALEN
称为基因组的“巡航导弹”,还大胆预测TALEN 技术将成为所有分子生物学实
验室都要掌握的基本实验技能。
剩余22页未读,继续阅读
资源评论
黑色的迷迭香
- 粉丝: 714
- 资源: 4万+
上传资源 快速赚钱
- 我的内容管理 展开
- 我的资源 快来上传第一个资源
- 我的收益 登录查看自己的收益
- 我的积分 登录查看自己的积分
- 我的C币 登录后查看C币余额
- 我的收藏
- 我的下载
- 下载帮助
安全验证
文档复制为VIP权益,开通VIP直接复制
信息提交成功