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。

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。

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。

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。

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。

基因组编辑技术在植物中的应用研究进展

基因组编辑技术以准确、高效、简单的操作而发展迅速,近年来以CRISPR/Cas系统为代表的基因组编辑技术在基因功能研究、疾病治疗、植物分子育种等方面取得了重要进展。为后续相应研究提供参考,总结锌指核酸酶(ZFNs)、类转录激活因子效应物核酸酶(TALENs)、成簇规律间隔短回文重复与关联蛋白(CRISPR/Cas)系统的原理及特点,着重介绍CRISPR/Cas技术在植物中的研究应用进展,对植物基因组编辑技术发展前景进行了展望。

基因组编辑技术为彻底清除体内人类免疫缺陷病毒带来曙光

迄今为止,获得性免疫缺陷综合征(AIDS)在全球仍是非常严重的传染病,没有彻底治愈的疗法。抗病毒疗法可抑制人类免疫缺陷病毒(HIV)复制,但不能彻底清除潜藏在人基因组中的HIV基因组序列。最近,基因组编辑技术如锌指核酸酶(ZFN)技术、类转录激活因子效应物核酸酶(TALEN)技术和成簇的规律间隔的短回文重复序列及其相关蛋白(CRISPR-Cas)技术被发现可成功破坏整合在人基因组中的HIV基因组序列,并成功诱导HIV辅助受体C-C趋化因子受体5(CCR5)缺失突变,而这种突变可抵抗HIV进入细胞。基因组编辑技术的成功应用将为治愈AIDS带来曙光。

TALE-TFs构建方法的建立及优化

目的在传统方案的基础上建立一种经济有效且易于操作的类转录激活效应子转录因子(TALE-TFs)的构建和功能检测方案。方法采用基于PCR的Golden gate克隆法分别尝试构建类转录激活效应物(TALEs)的六聚体、五聚体、四聚体和三聚体,比较构建结果,选择最优效果方案进行TALE-TFs的构建。采用片段置换反应(FSR)构建了含有TALE-TFs结合片段的RFP质粒pminCMV,并与TALE-TFs进行共转染,观察红色荧光验证TALE-TFs的转录活性。结果 TALEs中所含的串联重复模块越少,获得的构建产物越多。共转染时,TALE-TFs使得pminCMV成功启动表达。结论该研究为不同条件下实验方案的选择提供了依据,并利用含有TALE-TF结合片段和红色荧光的质粒建立了快捷直观的转录活性验证方法。

TALEN构建与斑马鱼基因组定点突变的实验方法与流程

类转录激活因子效应物核酸酶(Transcription activator-like effector nuclease,TALEN)是最近发展起来的一类新型的人工核酸内切酶,它由特异性的TALE DNA结合结构域和非特异性的FokⅠ核酸内切酶切割结构域组成。TALEN能够根据用户需要切割特定的核苷酸靶序列,造成DNA双链断裂,从而诱导该靶序列产生indel突变,目前已成功地应用于多个物种或体外培养细胞的基因组定点突变。文章介绍TALEN靶点的选择与确认,采用"单元组装法"构建人工TALEN的原理与步骤,以及通过显微注射TALEN mRNA诱导并筛选斑马鱼突变体的实验流程与经验。这些方法理论上也适用于对其他物种进行基因打靶。

应用TALEN技术对兔CCR5基因进行靶向修饰

缺少合适的能够被人免疫缺陷病毒1型（Human immunodeficiency virus 1,HIV-1）感染的动物模型是获得性免疫缺陷综合征/艾滋病（Acquired immunedeficiency syndrome,AIDS）疫苗和药物研发的瓶颈.HIV-1能在野生型兔子中形成持续感染,在共表达人CD4和CCR5的兔细胞系中,HIV-1能高效复制,并形成合胞体.若在家兔中高表达人CD4和CCR5,就可能获得研究AIDS的理想动物模型.文章采用高效基因打靶技术—类转录激活因子效应物核酸酶（Transcription activator-like effector nuclease,TALEN）,探讨在家兔CCR5基因位点定点敲入人CD4和CCR5,获得能够感染HIV-1家兔模型的可能性.针对家兔CCR5基因,设计了两对TALENs和一个同源打靶载体,TALEN mRNAs和DNA同源片段显微注射到家兔受精卵中,体外培养3～5 d后,收集24枚胚胎,对胚胎的基因突变情况进行PCR和测序分析.结果显示,在家兔CCR5位点,24枚胚胎均发生了基因敲除,5枚胚胎还发生了人CD4和CCR5基因敲入.该结果为建立艾滋病研究新动物模型奠定了基础.

基因编辑技术及其应用的研究进展

基因编辑技术是一项对生物体内源基因进行精准定点修饰的技术,极大地推动了生命科学的发展进程,是目前生物科学研究领域应用最广泛的技术。基因编辑技术主要包括锌指核酸酶(ZFN)、类转录激活因子效应物核酸酶(TALEN)和规律性重复短回文序列簇(CRISPR/Cas)。基因编辑技术可以特异性识别靶向序列,定点修饰靶向基因,进而深入研究目标基因的功能。基因编辑技术具有操作简便、作用效率高和脱靶率低等优势,因此广泛应用于生命科学研究、疾病模型的构建、药物研发以及农业生产等领域。作者主要介绍了ZFN、TALEN、CRISPR/Cas 3种新型基因编辑技术,综述了基因编辑技术在基因治疗、品种研发和改良、研究功能基因以及构建疾病动物模型等方面的应用,简要讨论了基因编辑技术与传统转基因技术之间的区别,并对基因编辑技术的应用前景进行了展望。

TALENs编辑绵羊成纤维细胞FGF 5基因

类转录激活因子效应物(Transcription activator-like effector,TALE)已经成为基因组编辑和基因转录调控的有效工具,在多个物种的基因组中实现特定位点的删除、插入和突变。针对绵羊成纤维细胞生长因子5(Fibroblast growth factor 5,FGF5)基因起始密码子ATG位点,设计构建TALENs(Transcription activator-like effector nucleases,TALENs)。通过比较分析正常培养和基因组编辑处理的绵羊成纤维细胞,电转TALENs组合,Surveyor突变检测,筛选获得1对有效的TALENs。有限稀释细胞传代培养,PCR扩增FGF5基因片段,经PAGE检测筛选发生突变的细胞,测序确认FGF5基因ATG位点产生缺失突变细胞。获得具有编辑活性的TALENs,为该基因的定点编辑奠定基础。Surveyor检测和测序结果表明,在绵羊FGF5基因ATG起始密码子上游104碱基位点,存在1个G/C单核苷酸多态。

TALEN技术研究进展

类转录激活因子效应物核酸酶(Transcription activator-like effector nuclease,TALEN)是近年来新兴的分子生物学工具。该技术可高效地介导DNA编辑修饰,如基因敲除、基因敲入、碱基替换、点突变等。近年来,随着人们对TALEN系统研究的不断深入和改造,TALEN已成功地应用于人类细胞、鼠、斑马鱼等物种中,成为一项具有广阔应用前景的基因编辑技术。对TALEN的来源、构建及应用情况进行阐述,并对其未来发展进行展望。

靶向REST基因TALEN质粒的快速构建与活性检测

目的针对人REST基因设计并构建特异性类转录激活因子效应物核酸酶(TALEN)质粒,快速获得具有较高突变效率的TALEN。方法根据REST的序列信息设计TALEN靶位,使用单元组装的方法快速构建TALEN质粒,在293T细胞中进行活性检测并计算突变效率。结果针对REST设计并成功构建5个TALEN质粒,组成6对TALEN并实现基因打靶,其中L1和R3组合的突变效率达到60.9%。结论成功获得了靶向人REST基因的高效TALEN,为进一步研究REST的基因功能及其在相关疾病中的作用奠定基础。

针对ALK4基因的TALEN质粒构建与活性鉴定

旨在利用类转录激活因子效应物核酸酶(Transcription activator-like effector nuclease,TALEN)技术构建具有活性的敲除类激活素激酶受体4(Activin receptor-like kinase 4,ALK4)的TALEN质粒。利用TALEN在线设计工具,根据TALEN设计原则和ALK4剪接异构体的共同序列确定基因敲除的靶位点、TALEN识别序列和用于活性验证的限制性酶切位点。利用质粒文库试剂盒快速构建TALEN质粒,并通过酶切、测序和BLAST比对加以验证。应用脂质体转染法将构建质粒导入HEK293T细胞,通过共转染的pEGFP-N1质粒判断转染效率。利用嘌呤霉素进行阳性筛选后提取基因组DNA,PCR扩增靶序列,HhaⅠ酶切纯化后的PCR产物。结果显示,来自转染TALEN质粒细胞基因组的PCR产物的酶切效率明显下降,提示部分细胞的ALK4基因发生了突变。首次成功构建了在HEK293T细胞中有活性的TALEN质粒。

基因组编辑技术最新进展及其在消化系肿瘤研究中的应用

基因组编辑技术是位点特异性基因靶向操作的重要工具,研究者可通过该技术实现对感兴趣的目标基因或DNA片段进行"编辑",实现对靶DNA的定点敲除、敲入等基因组改造.人们已经利用该技术实现包括从低等微生物到人的基因组改造的目标.该技术的应用将在消化系肿瘤早期分期分型、精准治疗和预后判断等方面发挥重要的作用.本文综述了目前较为成熟的以核酸酶为工具的包括类转录激活因子效应物核酸酶、锌指核酸酶以及成簇的规律间隔的短回文重复序列及相关基因在内的多种基因组编辑技术的原理及其在消化系肿瘤研究中的应用最新进展.

斑马鱼socs2的TALEN敲除及其敲除胚胎的生长研究

生长激素（Growth hormone,GH）是一种由191个氨基酸组成的肽类激素,它由垂体前页分泌,是调节机体生长发育的重要因子。朱作言等[1]将含有人生长激素基因的重组质粒pMhGH注射到泥鳅（Misgurnus anguillicaudatus）的受精卵内,由此发育的转基因泥鳅显示出快速生长效应。

基因编辑技术在昆虫中的研究与应用

基因编辑技术的发展对于昆虫生长发育和生殖等生理功能的研究以及行为调控机制的解析具有重要的意义。本文介绍了基因编辑技术的发展历程,阐述了锌指核酸酶(zinc finger nuclease,ZFN)技术、类转录激活因子效应物核酸酶(transcription activator-like effector nuclease,TALEN)技术以及成簇规律间隔短回文重复序列及其关联蛋白9[clustered regularly interspaced short palindromic repeats(CRISPR)/CRISPR-associated(Cas)protein 9,CRISPR/Cas9]介导的基因定点编辑技术的原理。在模式生物果蝇Drosophila中,三代基因编辑技术不断升级优化,具有编辑效率高、稳定传代和易于筛选等优势,有助于揭示细胞生物学、发育生物学和神经生物学等多个领域关键信号通路的作用机制;在医学媒介昆虫蚊子中,CRISPR/Cas9系统介导的基因编辑技术在降低蚊虫抗药性、控制蚊虫种群数量和蚊媒疾病传播等方面具有重要研究价值;在农业害虫研究中,利用基因编辑技术能够实现多种信号通路中关键分子靶标的体内功能研究,为害虫治理提供新思路;在有益昆虫的研究中,基因编辑技术主要应用于家蚕Bombyx mori性别调控、抗病毒和提高蚕丝质量等方面。最后本文对基因编辑技术在昆虫研究中的发展做出如下几点展望:(1)优化基因编辑系统以提高编辑效率;(2)开发新型基因调控工具;(3)构建转基因昆虫品系,以期为昆虫基因功能的解析、经济性昆虫的改良、重大害虫的防治等研究提供借鉴与参考。

基因编辑技术的发展及其应用

基因编辑技术是对基因组序列进行特定位点精确修饰的一种技术,是研究基因功能、基因组学、基因治疗等方面的有力工具。本文综述人工锌指核酸酶、类转录激活因子效应物核酸酶和规律性重复短回文序列簇3种技术的结构原理、作用机理,并简述目前规律性重复短回文序列簇在动物基因组编辑中的应用,希望帮助人们对基因编辑技术的发展及现状有一个全面了解。