基因编辑技术 毛苇12307130186 基因编辑技术是一种能精确修饰生物基因组,实现对基因定点敲除和外源基 因定点整合的技术。早期的技术主要依赖于基因同源重组(基因打靶,Gene Targeting)及体细胞核移植技术来完成对特定基因的改造及个体的发育,但用此 技术制备基因工程动物模型过程较长和花费较大,且由于基因的修饰是在ES细 胞中进行,目前的基因打靶技术还只能用于制备基因改变的小鼠和大鼠动物模型。 近年来,新的靶向基因组编辑工具不断被发现,其中包括锌指核酸酶(Zinc Finger Nucleases,ZFN)、转录激活子样效应因子核酸酶( Transcription Activator- like Effector Nucleases, TALENs)和规律成簇间隔短回文重复 (clustered regularly interspaced short palindromic repeats, CRISPRS/Cas 9) 系统。由于篇幅所限,本文主要介绍 TALEN(转录激活子样效应因子核酸酶)技 术 技术原理 TALE蛋白家族是黄单胞杆菌感染植物时分泌的蛋白分子,其分子结构由 NA结合结构域,核定位信号和靶基因转录催化结构域组成。其中,DNA结合结 构域由多个单体组成,每个单体可以与一个靶位点的核苷酸结合。每个单体是 34个氨基酸残基串联重复组成,第12和13位氨基酸高度特异(RⅦD),决定了 对特异性核苷酸的识别。科硏人员发现TAL蛋白DNA结合域的氨基酸序列与其靶 位点的核酸序列有较恒定的对应关系。利用此恒定对应关系,构建与核酸内切酶 的融合蛋白,在特异位点打断目标基因组DNA序列,从而可在该位点进行DNA 编辑修饰操作。 人工构建的 TALEN系统由核定位信号,TALE蛋白,半重复片段,N-末端结 构域和FokI催化结构域组成。(见下图) TALE Fokl A2 CTGCAAC里cA為c N工→A N □°m LTPDAVVAIASNIGGKQALETVORLLPVLCQD HG基因编辑技术 毛苇 12307130186 基因编辑技术是一种能精确修饰生物基因组，实现对基因定点敲除和外源基 因定点整合的技术。早期的技术主要依赖于基因同源重组( 基因打靶，Gene Targeting)及体细胞核移植技术来完成对特定基因的改造及个体的发育，但用此 技术制备基因工程动物模型过程较长和花费较大，且由于基因的修饰是在 ES 细 胞中进行，目前的基因打靶技术还只能用于制备基因改变的小鼠和大鼠动物模型。 近年来，新的靶向基因组编辑工具不断被发现，其中包括锌指核酸酶(Zinc Finger Nucleases，ZFN)、转录激活子样效应因子核酸酶(Transcription Activator-like Effector Nucleases, TALENs)和规律成簇间隔短回文重复 (clustered regularly interspaced short palindromic repeats, CRISPRS/Cas9) 系统。由于篇幅所限，本文主要介绍 TALEN（转录激活子样效应因子核酸酶）技 术。 一、 技术原理 TALE 蛋白家族是黄单胞杆菌感染植物时分泌的蛋白分子，其分子结构由 DNA 结合结构域，核定位信号和靶基因转录催化结构域组成。其中，DNA 结合结 构域由多个单体组成，每个单体可以与一个靶位点的核苷酸结合。每个单体是 34 个氨基酸残基串联重复组成，第 12 和 13 位氨基酸高度特异（RVD），决定了 对特异性核苷酸的识别。科研人员发现 TAL 蛋白 DNA 结合域的氨基酸序列与其靶 位点的核酸序列有较恒定的对应关系。利用此恒定对应关系，构建与核酸内切酶 的融合蛋白，在特异位点打断目标基因组 DNA 序列，从而可在该位点进行 DNA 编辑修饰操作。 人工构建的 TALEN 系统由核定位信号，TALE 蛋白，半重复片段，N-末端结 构域和 FokI 催化结构域组成。（见下图）