类转录激活因子效应物核酸酶(TALEN)介导的基因组定点修饰技术

人工构建的序列特异性核酸内切酶能够识别并切割特定的DNA靶序列,造成双链断裂,从而引起基因组结构的定点改变。人工核酸内切酶技术使得研究人员有可能对任意物种的基因组进行定点修饰,开启了反向遗传学研究的新天地。类转录激活因子效应物核酸酶(Transcription activator-like effector nuclease,TALEN)自2010年底开始成功应用于基因打靶,很快成为一种比锌指核酸酶(Zinc-finger nuclease,ZFN)更容易设计、特异性更高和毒性更低的人工核酸内切酶。文章综述了TALEN技术的研究进展及应用前景,重点介绍TALEN的结构、作用机制与构建方法和利用TALEN进行基因组定点修饰的策略,以及目前利用这一技术已成功实现突变的物种及内源基因,特别是在斑马鱼中的应用,为开展这一领域的研究工作提供参考。

类转录激活因子效应物核酸酶介导的E-cad和Bmi-1基因联合干预鼻咽癌的体外研究

目的:检测类转录激活因子效应物核酸酶(transcription activator-like effector nuclease,TALEN)介导的E-钙黏蛋白(E-cadherin,E-cad)、B细胞特异性莫洛尼氏白血病毒插入位点1(B-lymphoma Moloney murine leukemia virus insertion region-1,Bmi-1)基因联合干预对鼻咽癌细胞生物学行为的影响。方法:构建多位点基因打靶载体p UC-DS1-E-cad-2ANeo-DS2(以下简称E-cad打靶载体)和p UC-DS1-Bmi-1 sh RNA-Zeo-DS2(以下简称Bmi-1打靶载体),将E-cad打靶载体、Bmi-1打靶载体及佛山科学技术学院分子医学研究院前期构建的TALEN载体以不同组合转染鼻咽癌CNE-2细胞。采用PCR检测靶基因的整合,Western印迹检测靶基因蛋白表达水平变化,细胞计数试剂盒(cell counting kit-8,CCK-8)检测细胞增殖能力变化,流式细胞仪检测细胞周期和细胞凋亡变化,Transwell实验检测细胞迁移和侵袭能力变化。结果:靶基因E-cad和Bmi-1 sh RNA表达元件成功整合到鼻咽癌CNE-2细胞的基因组中;转染后鼻咽癌CNE-2细胞中E-cad的蛋白表达水平明显上升,Bmi-1的蛋白表达水平明显下降;干预E-cad及Bmi-1不影响细胞的增殖、周期和凋亡,但显著抑制细胞的迁移和侵袭能力,且E-cad和Bmi-1联合干预比单独干预更能显著抑制鼻咽癌CNE-2细胞体外迁移能力(均P<0.01)。结论:TALEN介导的E-cad和Bmi-1联合干预能有效抑制鼻咽癌CNE-2细胞的体外迁移和侵袭,可为人类癌症的基因治疗建立前期的实验基础。

MHCⅡ类分子转录激活因子锤头状核酶的生物学活性

目的探讨MHCⅡ类分子转录激活因子(CⅡTA)锤头状核酶抑制细胞表面MHCⅡ类分子的表达。方法设计并克隆针对CⅡTA第464位点的锤头状核酶(Rz464)及其相应的CⅡTA靶基因,分别插入pGEM-T载体,进行细胞外切割活性鉴定,进一步将Rz464亚克隆入真核表达载体pIRES2-EGFP(pIRES2-EGFP-Rz464,pRz464),并稳定转染Raji细胞株,流式细胞术检测经典的MHCⅡ(HLA-DR-、DP-、DQ)类抗原表达,RT-PCR分析CⅡTA mRNA水平。结果细胞外活性鉴定表明,Rz464具有明显的切割活性。细胞内切割实验显示:pRz464阳性Raji细胞表面HLA-DR、DP、DQ抗原表达分别降低了75.93%、64.14%、78.32%;同时CⅡTA的mRNA含量降低(P<0.05)。结论抗CⅡTA锤头状核酶Rz464可有效抑制MHCⅡ类抗原的表达。

类转录激活因子效应物及其在生物技术领域的应用

综述了类转录激活因子效应物(TALEs)技术的研究进展及生物技术应用前景,重点介绍TALEs的结构特征、作用机理、广谱抗性基因的人工构建及利用类转录激活因子效应物核酸酶(Transcription activator like effector nucleases,TALENs)进行基因组定点修饰的策略。

基于类转录激活因子效应物(TALEs)的基因组定点操控技术

基于类转录激活因子效应物(transcription activator-like effectors,TALEs)的基因组定点操控技术能够对基因组功能体系的反向遗传操作于基因及转录水平进行精确操控。TALEs是来源于植物病原菌—黄单胞杆菌(Xanthomonas spp.)的DNA结合蛋白,其结合域通常由包含34个氨基酸残基的重复模块串联而成。根据编码规则,可人为重新编排重复模块顺序使其能够识别新的DNA序列。该人工设计TALEs对基因组的定点操控(包括转录调控和基因组编辑)已在体外培养的人类细胞和多种模式生物中得到了成功应用,为模式生物基因功能研究,农作物性状改善及人类遗传性疾病治疗等开辟了新时代。

热激诱导Jurkat细胞中主要组织相容性复合物Ⅱ类转录激活因子基因和人白细胞抗原的表达

目的检测热激对Jurkat细胞中主要组织相容性复合物Ⅱ类转录激活因子(CⅡTA)的表达,及其对下游人类白细胞抗原(HLA-DR)表达的影响。方法采用实时RT-PCR检测42℃热激和干扰素-γ(IFN-γ)作用前后Jurkat细胞中CⅡTA mRNA的变化。采用Western blot检测热激和IFN-γ作用前后Jurkat细胞中CⅡTA蛋白的表达变化。采用流式细胞仪荧光分析热激前后Jurkat细胞表面HLA-DR的表达。结果在Jurkat细胞中,热激可诱导CⅡTAmRNA和蛋白的表达,而IFN-γ处理后无明显变化。与正常Jurkat细胞相比,热激后HLA-DR在Jurkat细胞表面的抗原浓度明显增加(P<0.01)。结论热诱导Jurkat细胞中CⅡTA和HLA-DR先后表达增高。提示热激可能在免疫基因表达缺陷的细胞中,重建相关基因的功能,为肿瘤热疗提供新的依据。

信号传导及转录激活因子1诱导骨细胞凋亡在激素性股骨头坏死过程中的作用

目的:探讨信号传导及转录激活因子1诱导细胞凋亡在激素性股骨头坏死过程中的作用。方法:选择30例激素性股骨头坏死组织标本,FicatⅠ期和Ⅱ期患者10例(A组)、FicatⅢ期患者10例(B组)、FicatⅣ期和Ⅴ期患者10例(C组),同时选择10例接受股骨颈骨折内固定手术的正常股骨头组织标本(D组)。对所有标本在光镜下观察测定空骨陷窝率,采用TUNEL凋亡检测法测定细胞凋亡率,分别采用免疫组化法和ELISA法对磷酸化信号传导及转录激活因子1的表达进行定性和定量检测,同时分别对细胞凋亡率与空骨陷窝率和磷酸化信号传导及转录激活因子1表达量进行相关性分析。结果:4组患者股骨头空骨陷窝率比较,差异有统计学意义[(29.10±6.14)%,(54.10±7.33)%,(75.25±7.80)%,(7.20±1.32)%,F=227.614,P=0.000];A组空骨陷窝率高于D组(P=0.000),B组高于A组(P=0.000),C组高于B组(P=0.000)。4组患者股骨头细胞凋亡率比较,差异有统计学意义[(5.70±3.27)%,(36.90±9.53)%,(70.30±13.63)%,(2.80±2.57)%,F=136.004,P=0.000]。A组和D组比较,差异无统计学意义(P=0.209);B组高于A组(P=0.000),C组高于B组(P=0.000)。4组患者股骨头磷酸化信号传导及转录激活因子1定性检测结果比较,差异有统计学意义[(3.15±0.82),(5.97±1.01),(8.56±0.94),(1.00±0.56),F=150.005,P=0.000]。A组高于D组(P=0.000),B组高于A组(P=0.000),C组高于B组(P=0.000)。4组患者股骨头磷酸化信号传导及转录激活因子1定量检测结果比较,差异有统计学意义[(1.86±0.43),(5.04±2.24),(11.14±2.49),(1.00±0.28),F=73.466,P=0.000]。A组高于D组(P=0.000),B组高于A组(P=0.000),C组高于B组(P=0.000)。空骨陷窝率和细胞凋亡率呈正相关(rs=0.882,P=0.000),细胞凋亡率和磷酸化信号传导及转录激活因子1表达量呈正相关(rs=0.860,P=0.000)。结论:骨细胞凋亡是激素性股骨头坏死的重要过程,并且信号传导及转录激活因子1可能在其中发挥了重要作用。

融合蛋白GST-反式转录激活因子蛋白-增强型绿色荧光蛋白表达及对血迷路屏障作用

目的表达并纯化融合蛋白GST-反式转录激活因子蛋白-增强型绿色荧光蛋白(GST-transactivator of transcription-enhanced green f luorescence protein,GSTTAT-EGF P),并研究其是否能跨越血迷路屏障(blo o d labyrinth barrir,BLB)进入内耳。方法用基因重组技术将编码TAT蛋白11个氨基酸短肽基因和EGFP基因重组,分别构建p GEX-6p-1-TAT-EGFP和p GEX-6p-1-EGFP表达载体,将载体分别转化大肠杆菌BL21(DE3),经IPTG诱导表达融合蛋白,用GST树脂柱亲和层析纯化融合蛋白。将10只豚鼠随机分为两组,分别肌肉注射GST-EGFP和GST-TATEGFP;2~4 h后豚鼠经麻醉、断头取耳蜗等组织。用2%多聚甲醛固定,耳蜗经10%EDTA(p H7.4)脱钙、OCT包埋,制备颞骨冰冻切片,采用免疫组化技术和荧光显微镜技术观察TAT短肽是否可以携带分子量55 k D的GST-EGFP跨越BLB进入内耳。结果 GST-TAT-EGFP进入内耳后主要分布于血管纹和螺旋器,而对照组EGFP不能进入内耳。结论短肽TAT可转导大分子蛋白通过BLB进入内耳,为外源性蛋白药物治疗内耳疾病提供新手段。

抗CⅡTA核糖核酸酶P抑制Daudi细胞表面MHC-Ⅱ类抗原的表达

探讨抗MHC-Ⅱ类分子转录激活因子(CⅡTA)的核糖核酸酶P对Daudi细胞表面MHC-Ⅱ类分子表达的抑制作用.M1-RNA是核糖核酸酶P的催化活性单位.以pTK117质粒为模板,PCR扩增带有抗CⅡTA第452及629位点的引导序列的M1-RNA(M1-452-GS及M1-629-GS),再分别插入pUC19载体(pUC19-M1-452-GS和pUC19-M1-629-GS).从Raji细胞中克隆CⅡTA基因DNA片段(114～800)后插入pGEM-7zf(+)质粒.将重组M1-RNA与靶基因的mRNA进行细胞外共孵育,显示仅pUC19-M1-629-GS可特异性地切割靶基因mRNA.再将M1-629-GS克隆入psNAV载体(pA629)并稳定转染Daudi细胞株,RT-PCR检测其CⅡTA的mRNA水平,流式细胞术检测其HLA-DR、DP、DQ抗原表达.与对照组比较,M1-629-GS阳性Daudi细胞的CⅡTAmRNA含量减少90.19%(P<0·05),其HLA-DR、DP、DQ抗原表达分别降低91.97%、90.19%、92.36%(P<0·05).研究表明,抗CⅡTA的核糖核酸酶P可通过抑制CⅡTA的转录而降低Daudi细胞表面的MHC-Ⅱ类分子的表达.

抗CⅡTA的核糖核酸酶P对Jurkat细胞MHCⅡ类分子表达的抑制作用

本研究旨在探讨抗MHCⅡ类分子转录激活因子(CⅡTA)的M1-RNA抑制细胞表面MHCⅡ类分子的表达。M1-RNA是核糖核酸酶P的催化活性单位,设计并克隆针对CⅡTA第3408位点的M1-RNA(M1-3408-GS)及其相应的CⅡTA靶基因片段(3176-3560),分别插入pUC19、pGEM-7zf(+)载体,进行细胞外切割活性筛选。将细胞外切割作用明显的M1-3408-GS亚克隆入psNAV载体并稳定转染Jurkat细胞株,采用流式细胞术检测该细胞表面经典的MHCⅡ(HLA-DR、-DP、-DQ)类抗原表达,RT-PCR检测其CⅡTA的mRNA水平。结果表明:在重组人干扰素(IFN)-γ诱导下,M1-3408-GS阳性Jurkat细胞株与对照组比较,其表面HLA-DR、HLA-DP、HLA-DQ抗原诱导型表达分别降低了83.17%、94.12%及84.31%;同时CⅡTA的mRNA含量明显降低(P<0.05,t=4.89)。结论:抗CⅡTA的M1-RNA(M1-3408-GS)降低了自身mRNA含量,从而阻止其调控的MHCⅡ类分子的表达。

主要组织相容性复合体Ⅱ类分子反式激活因子的研究进展

主要组织相容性复合体Ⅱ类分子反式激活因子(MHC class Ⅱ transactivator,CⅡTA)是 1993年发现的反式转录激活因子,被认为是MHCⅡ类分子表达的主要调控因子。本文就C Ⅱ TA的结构、功能以及对MHC基因调节及其应用前景作一综述。

Ⅱ类分子反式激活因子与MHC表达

MHC Ⅱ类分子反式激活因子 (CⅡTA)是参与MHC Ⅱ类基因转录的关键调节蛋白 ,它的调节基本上决定了MHC Ⅱ类分子的存在与否及表达程度 ,也决定了免疫应答的本质 ,因而被看作是MHC Ⅱ类基因表达的主宰调节者。

人工核酸酶介导的基因组编辑技术

传统的基因组编辑技术是基于胚胎干细胞和同源重组实现生物基因组定向改造,但是该技术打靶效率低,严重制约了生命科学以及医学的研究.因此,研究新的基因组编辑技术十分重要.人工核酸酶介导的基因组编辑技术是通过特异性识别靶位点造成DNA双链断裂,引起细胞内源性的修复机制实现靶基因的修饰.与传统的基因组编辑技术相比,人工核酸酶技术打靶效率高,这对于基因功能的研究、构建人类疾病动物模型以及探索新型疾病治疗方案有着重要的意义.人工核酸酶技术有3种类型:锌指核酸酶(ZFN)、类转录激活因子核酸酶(TALEN)及规律成簇的间隔短回文重复序列(CRISPR).本文将对以上3种人工核酸酶技术的原理以及在生命科学和医学研究的应用进行综述.

类转录激活因子效应物核酸酶(TALENs)的构建及其在基因组定点修饰中的应用

类转录激活因子效应物核酸酶(transcription activator-like effector nucleases,TALENs)是一种新发现的基因组定点修饰工具。TALENs由TALE蛋白及II型核酸内切酶Fok I组成,其中TALE由多个重复的氨基酸序列构成,对DNA序列的识别达到一个重复单元结合一个碱基的程度,它在结合Fok I内切酶后就形成了具有DNA定点修饰功能的TALENs。该文主要介绍TALENs的构建及其在基因组定点修饰中的应用。

人工核酸酶用于基因组定点编辑的研究进展

人工核酸酶(EN)技术,是利用设计并构建的核酸内切酶与靶DNA序列特异性结合,形成双链断裂(DSB),启动DNA修复通路,进行基因组定点编辑,目前已成功应用于多种细胞和生物体。

类转录激活样因子效应物核酸酶技术的原理及应用

类转录激活因子效应物核酸酶(transcription activator-like effector nucleases,TALENs)是近年兴起的一种基因定点编辑技术,由特异性DNA结合结构域TALE和DNA切割结构域Fok I核酸内切酶组成。由于TALEN能对基因组中特异性基因进行识别和定点剪切,导致基因DNA双链断裂,进一步诱导DNA损伤后修复,可对基因组中的特定位点进行高效遗传操作,如基因的敲入、敲除和修复等。TALEN技术以其设计简单、特异性高、毒性低及靶点选择灵活等特点成为目前应用最为广泛的基因定点编辑技术。本文将就TALEN的原理、研究进展以及临床应用展望作一综述。

人工转录激活子样效应因子核酸酶与多位点基因打靶载体的构建与鉴定

目的构建并验证针对人类基因组核糖体DNA（rDNA）序列的转录激活子样效应因子核酸酶（TALEN）表达载体与人类通用多位点基因打靶载体。方法运用在线软件TALENs Targeter在rDNA序列上设计TALEN切割位点，并构建针对该位点的TALEN表达载体，利用细胞转染技术，筛选出一对有较高活性的TALEN，并计算其切割效率。将TALEN切割位点两侧的同源重组引导序列DSl、DS2以及GFP表达元件克隆到pUC-19质粒中，最终将TALEN与多位点基因打靶载体共转染293T细胞，经PCR与测序鉴定，对目的基因整合情况进行验证。结果经酶切、测序鉴定，成功获得一对切割活性高达78．5％的TALEN（TALEN-L1R2），成功构建人类细胞通用的多位点基因打靶载体pUC-DS1-EGFP-DS2；两种技术结合后将目的基因GFP成功整合于293T细胞基因组中。结论TALEN与多位点打靶技术结合，可有效将目的基因整合于基因组中。

转录激活因子样效应物核酸酶

人工设计的核酸酶是目前进行精确基因组修饰的有效工具之一,在生命科学基础研究和人类遗传疾病的治疗研究领域有着广泛的应用价值。有必要综述转录激活因子样效应物核酸酶(transcription activator-like effector nucleases,TALEN)的技术背景,以及其应用研究基础上的核酸酶活性和特异性,并探讨TALEN用于靶向基因组修饰过程中所存在的一些问题。

2014-25中科院广州生物医药与健康研究院将转录激活因子样效应物核酸酶

（TALENs）技术应用于兔基因敲除研究，建立了兔基因打靶的高效平台。并利用这一技术平台，负责T细胞和B细胞重排的重组激活基因（RAG）敲除，建立了世界上首例免疫缺陷家兔疾病模型，相关成果在线发表于《细胞研究》上。