基因修饰的三种方法

基因修饰的三种方法基因修饰的三种方法第1页基因修饰

基因修饰主要是指利用生物化学方法修改DNA序列，将目标基因片段导入宿主细胞内，或者将特定基因片段从基因组中删除，从而改变宿主细胞基因型或者使得原有基因型得到加强作用。

基因修饰方法需要利用到同源重组技术，然而利用天然同源重组效率比较低。ZFNs、TALEN与CRISPR-Cas9是三种主要基因修饰新方法。吴健雄学院.5.14基因修饰的三种方法第2页ZFNs

ZFNs（Zincfingernucleases）方法利用了一个每个分子能够特异性识别三个碱基锌指蛋白来识别DNA，两段锌指蛋白与DNA结合后连接于锌指蛋白DNA剪切酶（比如FokI）二聚，使DNA断裂。锌指结构吴健雄学院.5.14基因修饰的三种方法第3页ZFNs

ZFNs方法优点在于理论上只要找到正确锌指蛋白分子就能够任意调控DNA。不过实际上找到完全匹配三连子锌指非常困难，而且这种方法脱靶率较高，所以并没有得到广泛使用。ZFNs法切断DNA过程吴健雄学院.5.14基因修饰的三种方法第4页TALENTALEN（TranscriptionActivator-LikeEffectorsnucleases）方法利用了TALE蛋白，这种蛋白核酸结合域氨基酸序列能够和碱基特异性结合。只需要四种TALE蛋白即可实现与任意DNA片段结合，相比于ZFNs方法成功率高、适用范围广、效率也更高。TALE蛋白与FokI连接体与DNA结合吴健雄学院.5.14基因修饰的三种方法第5页TALEN然而TALEN方法也存在着一定问题，因为制备一个蛋白分子非常麻烦，TALEN方法工作量极大，时间花费长，同时产生蛋白分子活性也无法得到确保。TALEN蛋白分子结构吴健雄学院.5.14基因修饰的三种方法第6页CRISPR-Cas9CRISPR-Cas是很多细菌和大个别古生菌天然免疫系统，能够特异性识别入侵DNA并利用Cas蛋白进行切割。在此方法中实现识别DNA序列是crRNA；与Cas蛋白连接是高度保守tracrRNA，crRNA与tracrRNA共同组成了向导RNA。向导RNA结构吴健雄学院.5.14基因修饰的三种方法第7页CRISPR-Cas9与TALEN方法相比，CRISPR-Cas9不需要制备蛋白分子，只需制备RNA，工作量较小。而且因为tracrRNA高度保守，每次制取时只需要制备crRNA。不过此方法缺点是靶序列后必须有NGG才能被向导RNA识别，不过因为人类平均每八个碱基就会出现一个NGG，这个缺点较轻易克服。吴健雄学院.5.14基因修饰的三种方法第8页总结

不论是ZFNs、TALEN还是CRISPR-Cas9，这些方法根本目标都是寻找一个更简便、效率更高方法来识别出目标DNA序列并在指定位置切断DNA，从而使得同源重组更轻易进行。方便人类在希望位置插入、替换或敲出DNA序列，得到大家希望基因型。

伴随技术进步，基因修饰方法会越来越多，实现DNA调控也将会越来越便捷。相信当人类能够随心所欲操控DNA时候，许多疾病都将看到治愈希望，这项技术也将极大造福人类。吴健雄学院.5.14基因修饰的三种方法第9页感激观看欢迎提出宝贵意见参考文件[1]钟强赵书红锌指蛋白核酸酶作用原理及其应用

HEREDITAS年2月33(2):123-130[2]李铁民杜波CRISPR-Cas系统与细菌和噬菌体共进化《遗传》年03期[3]