锌指蛋白在多位点基因打靶中的应用

综述了锌指蛋白的功能特性.可以与切割DNA的无特异性切割结构域组成人工锌指核酸酶,可以造成细胞染色质指定序列特异性双链断裂,促使细胞启动重组修复机制,在诱导产生的重组酶的作用下,可以将外源基因片段重组插入染色质的效率提高上万倍。锌指蛋白技术与多位点基因打靶技术相结合,可以在不需药物筛选的情况下,进行人体细胞基因治疗。     

锌指核酸酶技术最新进展及其在植物基因工程中的应用

锌指核酸酶(zinc finger nucleases,ZFNs)是近年来发展起来的一项定点改变基因组序列的新技术.它能够特异切开基因组中的特定序列,产生双链断裂DNA,诱导细胞启动DNA损伤修复过程,在修复过程中实现对靶基因的敲除或改变.这一技术可以通过删除某一基因或一个基因的一部分、导入点突变等,对该基因的功能进行研究,也可以定向改变基因组序列,使生物体获得新的功能.这项技术在基因功能的研究和新药的研发、新品种选育等方面有着十分广阔的应用前景,是后基因组时代基因功能研究的重要手段.介绍了ZFNs工作原理,重点阐述了该技术近几年的最新进展及其在植物学领域的应用,同时也对ZFNs存在的问题进行了深入分析.     

人工核酸酶介导的基因靶向修饰技术

基因组靶向修饰技术是基因组改造和基因研究的重要手段,而人工核酸酶介导的基因修饰技术很大程度上提高了基因组靶向修饰的有效性、高效性和特异性,其主要工作原理是造成特异性的DNA双链断裂(DSB)诱导细胞内DNA修复,从而造成自发突变或引入人为变化,完成基因的敲入或者敲除.人工核酸酶基因修饰技术,包括了锌指核酸酶(ZFN)技术、类转录激活因子效应物核酸酶(TALEN)技术以及CRISPR-Cas系统,它们的分子作用机制、系统构建以及效用有一定的不同.对3种基因修饰技术的原理、研究进展和应用进行系统的阐述.通过利用人工基因修饰技术,能够精确、高效地对特定的基因实现编辑和修饰,以期在基因工程领域得到广泛的应用.     

供体同源臂长度对ZFN介导的同源重组效率的影响

应用锌指核酸酶(Zinc Finger Nuclease,ZFN)和序列同源的供体(Donor)作为模板,借助DNA的同源重组修复机制能够对动物基因组实现精确的遗传修饰。目前关于供体长度与ZFN介导的同源重组修复效率相关性的报道相对较少。本研究构建了一对靶向EGFP的ZFN并鉴定了活性,同时设计了一系列不同长度的供体,应用流式细胞分析术,在稳定整合了带有移码突变的EGFP基因的CHO细胞中系统分析了供体长度对ZFN介导的同源重组修复效率的影响。结果发现当同源臂单臂仅有50 bp时,即可有效支持ZFN介导的同源同组,随着同源臂长度的延伸,同源重组的效率有所提高,但要实现高效率的同源重组(较传统方法提高104倍),同源臂单臂长度需要延长至1 000 bp以上。这为今后如何设计合适的Donor,以提高ZFN等基因组编辑工具介导的同源重组效率提供了借鉴。     

新一代基因组编辑技术在人类疾病动物模型中的应用

基因编辑是一项对基因组进行定点修饰的新技术。基因编辑主要通过对目的基因的改造,达到未知功能基因研究和疾病治疗的目的。近年来,人工核酸酶介导的锌指核酸酶(ZFNs)、转录激活因子样效应物核酸酶(TALENs)及RNA引导的CRISPR-Cas核酸酶(CRISPR-Cas RGNs)等新一代基因组编辑技术的兴起极大地推进了基因功能研究的进展,并在构建人类疾病动物模型以及探索新型疾病治疗方案方面有着重要的意义。本文就这3种基因编辑技术及其在人类疾病动物模型研究中的应用作一介绍。     

世界首例iPS克隆猪是这样诞生的

正世界上首次获得i PS(诱导多能干细胞,induced Pluripotent Stem Cel s)克隆猪,为基于i PS进行基因修饰大动物的制作打通了技术瓶颈;首次将锌指核酸酶介导的基因打靶技术应用于猪基因修饰,实现了对大动物高效基因打靶;首次将2A序列介导的多基因转移技术应用于猪基因组修饰,成功获得了四色荧光猪,并实现了多个外源基因在动物体     

基因编辑技术原理及其在动植物研究中的应用

自人类基因组计划开展以来,越来越多生物的基因组序列得到了测定,基因的功能逐步得到鉴定.人们期望通过对基因表达的改变,来治疗人类疾病或提高生物的产量和品质.早期突变技术对基因的改变是不定向的,近年来,锌指核酸酶(ZFN)、转录激活子样效应因子核酸酶(TALEN)和CRISPR/Cas9等技术可对某个已知基因进行编辑.特别是CRISPR/Cas9技术,由于具有操作方便、效率高等优点,因此成为对基因进行定向操作的强有力工具.本文对几种基因编辑技术的原理和应用进行简要介绍和展望.     

基因编辑技术在哺乳动物上的研究应用进展

基因编辑技术是近几年兴起的对目标基因组进行高效、定点、精准编辑的技术,主要通过人工核酸内切酶在基因组特定位点进行双链断裂,从而引入DNA片段插入或缺失,实现靶位点的基因敲除、基因定点突变和基因修复等.基因编辑技术被广泛运用在多种动物上,取得了重要成果,前景广阔.文章对基因编辑的发展历程以及在多种哺乳动物上的研究现状和进展进行综述,并对技术瓶颈进行讨论.     

人源锌指蛋白ZNF24及其锌指结构域的表达、纯化及DNA结合性质的研究

转录因子是调控基因表达的关键蛋白，能够以序列特异性方式结合DNA。ZNF24是Krüppel-like锌指转录因子家族成员之一，在细胞增殖和分化中起重要作用，能促进肝癌细胞的增殖，抑制神经元细胞的分化。ZNF24蛋白N端包含一个SCAN结构域，C端为锌指区，由4个串联的C2H2型锌指结构组成。ZNF24能特异性识别和结合基因的启动子，参与基因的表达调控，但其发挥功能的具体分子机制并不清楚。本文我们在大肠杆菌中成功表达了人源锌指蛋白ZNF24全长和其锌指结构域ZNF24(243～368),ZNF24全长蛋白在溶液中以三聚体形式存在，而锌指结构域在溶液中为单体，表明ZNF24蛋白N端的SCAN结构域能够促进全长蛋白的寡聚化。凝胶迁移实验验证ZNF24全长蛋白和锌指结构域与双链DNA底物结合能力，为进一步研究锌指蛋白ZNF24调控基因表达提供理论基础，相关结果表明SCAN结构域介导的蛋白寡聚可能代表了一种新的转录活性调节机制。     

小鼠Bpi条件基因打靶载体的构建和鉴定

目的构建小鼠Bpi条件基因打靶载体,为建立Bpi条件基因打靶小鼠模型和深入研究Bpi基因功能奠定基础。方法采用Cre/LoxP系统,选择小鼠Bpi基因第2、3外显子作为条件性敲除的目的片段,并在其两侧插入LoxP位点;运用LA-PCR技术,以129品系小鼠ES细胞基因组DNA为模板分步扩增包括Bpi第2、3外显子(中间同源臂)和上游同源臂在内的3.1 kb基因片段以及下游同源臂4.9 kb基因片段;构建pBSKⅡ-5SLoxP和ploxPFRTNeo-3L重组质粒,将前者酶切产物(3.1 kb)与酶切后的ploxPFRTNeo-3L质粒相连获得Bpi条件基因打靶载体。结果经多个限制性内切酶酶切鉴定和测序证实,构建的pBSKⅡ-5SLoxP、ploxPFRTNeo-3L重组质粒和Bpi条件基因打靶载体结构正确,与设计相符。结论成功构建了小鼠Bpi条件基因打靶载体。