比较三种基因编辑技术 一、基因编辑的概念 基因编辑是指对基因组进行定点修饰的一项新技术。利用该技术，可以精确地定 位到基因组的某一位点上，在这位点上剪断靶标DNA片段并插入新的基因片段。此 过程既模拟了基因的自然突变，又修改并编辑了原有的基因组，真正达成了“编辑基 因”。目前主要有3种基因编辑技术，分别为：)人工核酸酶介导的锌指核酸酶 (zinc-finger nucleases,ZFN)技术；b)转录激活因子样效应物核酸酶(transcription activator-like effector nucleases,TALEN)技术；c)RNA引导的CRISPR-Cas核酸酶 (clustered regulatory interspaced short palindromic repeat/Cas-based RNA- guided DNA endonucleases,CRISPR/Cas ) 二、三种基因编辑技术的介绍 1.ZFN基因编辑技术 ZFN技术是第一代基因组编辑技术，其功能的实现是基于具有独特的DNA序列识别的 锌指蛋白发展起来的。ZFN由特异性识别序列的锌指蛋白(ZFP)和FokI核酸内切酶组 成。其中，由ZFP构成的DNA识别域能识别特异位点并与之结合，而由FokI构成的 切割域能执行剪切功能，两者结合可使靶位点的双链DNA断裂(DSB)。于是，细胞可 以通过同源重组(HR)修复机制和非同源未端连接NHEJ)修复机制来修复DNA。HR修 复有可能会对靶标位点进行恢复修饰或者插入修饰，而NHE]修复极易发生插入突变 或缺失突变。两者都可造成移码突变，因此达到基因敲除的目的。 2.TALEN基因编辑技术 TALE(Transcription activator-like effectors)：一种源于植物致病菌Xanthomonas Sp.的靶向基因操作技术。TALENs包含两个TALEN蛋白，每个TALEN都是由TALE aray与FokI融合而成.其中一个TALEN靶向正义链上靶标位点，另一个则靶向反义 链上的靶标位点.然后FokI形成二聚体，在靶向序列中间的spacer处切割DNA,造成 双链DNA断裂，随后细胞启动DNA损伤修复机制.针对不同的TALEN骨架，其最适宜 的spacer-长度不同，其长度范围一般为12~20bp.实验结果表明，TALENs在靶向DNA 时，第一个碱基为T时其结合效果更佳 1/31 / 3 比较三种基因编辑技术 一、基因编辑的概念 基因编辑是指对基因组进行定点修饰的一项新技术。利用该技术，可以精确地定 位到基因组的某一位点上， 在这位点上剪断靶标 DNA 片段并插入新的基因片段。此 过程既模拟了基因的自然突变，又修改并编辑了原有的基因组，真正达成了“编辑基 因” 。目前主要有 3 种基因编辑技术， 分别为： a)人工核酸酶介导的锌指核酸酶 (zinc- finger nucleases，ZFN)技术；b) 转录激活因子样效应物核酸酶(transcription activator-like effector nucleases，TALEN)技术；c) RNA 引导的 CRISPR- Cas 核酸酶 技术(clustered regulatory interspaced short palindromic repeat /Cas-based RNA￾guided DNA endonucleases，CRISPR/Cas )。 二、 三种基因编辑技术的介绍 1.ZFN 基因编辑技术 ZFN 技术是第一代基因组编辑技术，其功能的实现是基于具有独特的 DNA 序列识别的 锌指蛋白发展起来的。ZFN 由特异性识别序列的锌指蛋白(ZFP)和 FokⅠ核酸内切酶组 成。其中，由 ZFP 构成的 DNA 识别域能识别特异位点并与之结合，而由 FokⅠ构成的 切割域能执行剪切功能，两者结合可使靶位点的双链 DNA 断裂(DSB)。于是，细胞可 以通过同源重组(HR)修复机制和非同源末端连接(NHEJ)修复机制来修复 DNA。HR 修 复有可能会对靶标位点进行恢复修饰或者插入修饰，而 NHEJ 修复极易发生插入突变 或缺失突变。两者都可造成移码突变，因此达到基因敲除的目的。 2.TALEN 基因编辑技术 TALE（Transcription activator -like effectors）:一种源于植物致病菌 Xanthomonas sp.的靶向基因操作技术。 TALENs 包含两个 TALEN 蛋白, 每个 TALEN 都是由 TALE array 与 FokⅠ融合而成. 其中一个 TALEN 靶向正义链上靶标位点, 另一个则靶向反义 链上的靶标位点. 然后 FokⅠ形成二聚体, 在靶向序列中间的 spacer 处切割 DNA, 造成 双链 DNA 断裂, 随后细胞启动 DNA 损伤修复机制. 针对不同的 TALEN 骨架, 其最适宜 的 spacer 长度不同, 其长度范围一般为 12~20 bp. 实验结果表明, TALENs 在靶向 DNA 时, 第一个碱基为 T 时其结合效果更佳