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相似文献
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1.
基因修饰技术研究进展   总被引:4,自引:0,他引:4  
基因修饰技术是用于基因组定点改造的分子工具,目前主要有锌指核酸酶(ZFN)技术、转录激活子样效应物核酸酶(TALEN)技术和CRISPR-Cas核酸酶(CRISPR-Cas)技术。这些核酸酶都可以在DNA靶位点产生双链断裂(DSB),诱发细胞内源性的修复机制,激活体内非同源末端连接(NHEJ)或同源重组(HR)两种不同的修复机制,从而实现内源基因的敲除或外源基因的定点敲入。近年来,基因修饰技术已成功应用到细菌、酵母、人类细胞、果蝇、斑马鱼、小鼠、大鼠、家畜、食蟹猴、拟南芥、水稻、烟草、玉米、高粱、小麦和大麦等多种生物,显示了其强大的基因编辑优势。特别是新近出现的CRISPR-Cas9技术,降低了成本,使基因编辑变得简洁、高效和易于操作,得到了很多研究人员的关注。本文系统介绍了以上3种技术的原理及最新研究进展,并对未来的研究和应用做出了展望。  相似文献   

2.
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.  相似文献   

3.
新型靶向基因组编辑技术研究进展   总被引:1,自引:0,他引:1  
传统的靶向基因组编辑技术改造基因效率非常低,严重制约了基础研究和临床应用。因此,新的靶向基因组编辑工具的研究显得非常重要,以此来提高基因原位修复、定点整合及高通量基因敲除的效率。主要论述了近年来发现的新型靶向基因组编辑技术即锌指核酸酶(ZFN)、转录激活子样效应因子核酸酶(TALENs)、规律成簇间隔短回文重复(CRISPR)/Cas系统。从它们的发现、结构和研究进展及应用前景等方面进行了总结;通过比较三者的优缺点,发现规律成簇间隔短回文重复(CRISPRs)具有明显的优点。  相似文献   

4.
5.
基因组编辑技术在植物中的研究进展与应用前景   总被引:2,自引:0,他引:2  
外源DNA导入细胞并与基因组靶基因发生同源重组可以精确修饰或替换靶基因,但在植物中产生自发同源重组的概率很低.近几年出现的人工改造核酸酶可以大幅提高同源重组的效率,实现基因组的精确、定向改造.其中,归巢核酸酶、锌指核酸酶和TALE核酸酶已在植物基因工程中得到成功应用,最近开发出来的基于CRISPR/Cas系统的基因组编辑技术则更具有高效方便等特点.这些人工核酸酶的应用为植物基因工程的发展呈现了更加美好的前景.首先介绍了基因组编辑技术及其发展历程,随后详细阐述了提高植物基因组定点编辑效率的策略,最后对基因组编辑技术在农业和植物基因工程上的应用进行了展望.  相似文献   

6.
郑武  谷峰 《遗传》2015,37(10):1003-1010
CRISPR/Cas9基因编辑技术在生命科学领域掀起了一场全新的技术革命,该技术可以对基因组特定位点进行靶向编辑,包括缺失、插入、修复等。CRISPR/Cas9比锌指核酸酶 (ZFNs)和转录激活因子样效应物核酸酶(TALENs)技术更易于操作,而且更高效。CRISPR/Cas9系统中的向导RNA(Single guide RNA, sgRNA)是一段与目标DNA片段匹配的RNA序列,指导Cas9蛋白对基因组进行识别。研究发现,设计的sgRNA会与非靶点DNA序列错配,引入非预期的基因突变,即脱靶效应(Off-target effects)。脱靶效应严重制约了CRISPR/Cas9基因编辑技术的广泛应用。为了避免脱靶效应,研究者对影响脱靶效应的因素进行了系统研究并提出了许多降低脱靶效应的方法。文章总结了CRISPR/Cas9系统的应用及脱靶效应研究进展,以期为相关领域的工作提供参考。  相似文献   

7.
谢卡斌 《植物学报》1983,54(3):296-299
基于CRISPR-Cas的单碱基编辑工具是近2年基因组编辑技术的重大突破之一, 已经在人类(Homo sapiens)细胞和动植物中得到了验证与应用。最近, 中国科学家分析了胞嘧啶编辑器(CBE) BE3和HF1-BE3, 以及腺嘌呤编辑器(ABE)等单碱基编辑工具在水稻(Oryza sativa)中的脱靶现象, 发现BE3和HF1-BE3两个CBE在全基因组范围内存在脱靶编辑, 而ABE则没有脱靶现象。这一发现对单碱基编辑工具的应用和进一步改进具有重要意义。  相似文献   

8.
谢卡斌 《植物学报》2019,54(3):296-299
基于CRISPR-Cas的单碱基编辑工具是近2年基因组编辑技术的重大突破之一, 已经在人类(Homo sapiens)细胞和动植物中得到了验证与应用。最近, 中国科学家分析了胞嘧啶编辑器(CBE) BE3和HF1-BE3, 以及腺嘌呤编辑器(ABE)等单碱基编辑工具在水稻(Oryza sativa)中的脱靶现象, 发现BE3和HF1-BE3两个CBE在全基因组范围内存在脱靶编辑, 而ABE则没有脱靶现象。这一发现对单碱基编辑工具的应用和进一步改进具有重要意义。  相似文献   

9.
锌指核酸酶、类转录激活因子式核酸酶和CRISPR/Cas技术是近几年发展起来的3种主要基因组编辑技术,其原理都是通过在生物基因组特定位点制造DNA双链断裂损伤,从而激活机体自身的DNA损伤修复机制,在此过程中引发各种变异。基因组编辑技术已在研究基因功能和基因修复中成功应用,基于基因组编辑技术的诸多优点,如CRISPR/Cas技术能对基因组中多个特定位点进行编辑,其有望成为昆虫遗传转化的主要策略。本文就锌指核酸酶、类转录激活因子式核酸酶和CRISPR/Cas技术的基本原理及其在昆虫中的应用做一简介,为今后利用基因组编辑技术进行昆虫遗传转化提供些许参考。  相似文献   

10.
11.
Chronic hepatitis B infection is caused by hepatitis B virus (HBV) and a total cure is yet to be achieved. The viral covalently closed circular DNA (cccDNA) is the key to establish a persistent infection within hepatocytes. Current antiviral strategies have no effect on the pre-existing cccDNA reservoir. Therefore, the study of the molecular mechanism of cccDNA formation is becoming a major focus of HBV research. This review summarizes the current advances in cccDNA molecular biology and the latest studies on the elimination or inactivation of cccDNA, including three major areas: (1) epigenetic regulation of cccDNA by HBV X protein, (2) immune-mediated degradation, and (3) genome-editing nucleases. All these aspects provide clues on how to finally attain a cure for chronic hepatitis B infection.
  相似文献   

12.
Plant trait engineering requires efficient targeted genome-editing technologies. Clustered regularly interspaced palindromic repeats (CRISPRs)/ CRISPR associated (Cas) type II system is used for targeted genome-editing applications across eukaryotic species including plants. Delivery of genome engineering reagents and recovery of mutants remain challenging tasks for in planta applications. Recently, we reported the development of Tobacco rattle virus (TRV)-mediated genome editing in Nicotiana benthamiana. TRV infects the growing points and possesses small genome size; which facilitate cloning, multiplexing, and agroinfections. Here, we report on the persistent activity and specificity of the TRV-mediated CRISPR/Cas9 system for targeted modification of the Nicotiana benthamiana genome. Our data reveal the persistence of the TRV- mediated Cas9 activity for up to 30 d post-agroinefection. Further, our data indicate that TRV-mediated genome editing exhibited no off-target activities at potential off-targets indicating the precision of the system for plant genome engineering. Taken together, our data establish the feasibility and exciting possibilities of using virus-mediated CRISPR/Cas9 for targeted engineering of plant genomes.  相似文献   

13.
14.
Exploitation of custom-designed nucleases to induce DNA double-strand breaks (DSBs) at genomic locations of choice has transformed our ability to edit genomes, regardless of their complexity. DSBs can trigger either error-prone repair pathways that induce random mutations at the break sites or precise homology-directed repair pathways that generate specific insertions or deletions guided by exogenously supplied DNA. Prior editing strategies using site-specific nucleases to modify the Caenorhabditis elegans genome achieved only the heritable disruption of endogenous loci through random mutagenesis by error-prone repair. Here we report highly effective strategies using TALE nucleases and RNA-guided CRISPR/Cas9 nucleases to induce error-prone repair and homology-directed repair to create heritable, precise insertion, deletion, or substitution of specific DNA sequences at targeted endogenous loci. Our robust strategies are effective across nematode species diverged by 300 million years, including necromenic nematodes (Pristionchus pacificus), male/female species (Caenorhabditis species 9), and hermaphroditic species (C. elegans). Thus, genome-editing tools now exist to transform nonmodel nematode species into genetically tractable model organisms. We demonstrate the utility of our broadly applicable genome-editing strategies by creating reagents generally useful to the nematode community and reagents specifically designed to explore the mechanism and evolution of X chromosome dosage compensation. By developing an efficient pipeline involving germline injection of nuclease mRNAs and single-stranded DNA templates, we engineered precise, heritable nucleotide changes both close to and far from DSBs to gain or lose genetic function, to tag proteins made from endogenous genes, and to excise entire loci through targeted FLP-FRT recombination.  相似文献   

15.
16.
曹随忠  岳成鹤  李西睿  冯冲  龙川  潘登科 《遗传》2013,35(6):778-785
敲除猪肌肉生长抑制素(Myostatin, MSTN)基因可能提高猪瘦肉率, MSTN基因敲除猪也可作为相关疾病的动物模型。文章利用锌指核酸酶(Zinc-finger nucleases, ZFNs)技术敲除五指山小型猪胎儿成纤维细胞MSTN基因, 为制备MSTN基因敲除猪奠定基础。ZFNs质粒或编码ZFNs的mRNA均能高效敲除MSTN基因, 使用ZFNs mRNA能直接得到MSTN+/-和MSTN-/-两种基因型的细胞克隆。DNA序列测定与分析发现, 细胞克隆的突变类型多为ZFNs作用靶位点处不大于10 bp的碱基插入或缺失(92.18 %); 氨基酸预测发现, 突变型MSTN基因的终止密码子常常提前出现。将MSTN基因敲除的细胞进行体细胞核移植(Somatic cell nuclear transfer, SCNT)发现, 胚胎体外早期发育潜力与野生型无显著差异, 表明这些细胞可用于后续MSTN基因敲除猪的制备。  相似文献   

17.
Dietrich Suck 《Biopolymers》1997,44(4):405-421
The nucleases discussed in this review show little sequence specificity but instead recognize certain structural features of their respective DNA substrates. The level of their structural selectivity ranges from simple discrimination between single- and double-stranded DNA (nucleases P1 and S1), the recognition of helical parameters like groove width and flexibility (DNase I), the recognition of helical distortions caused by abasic sites (exonuclease III, HAP1), to the recognition of specialized structures like flap DNA (5′-nucleases of eukaryotes, phages, and eubacterial DNA polymerases) and four-way junctions (T4 endonuclease VII, RuvC). The discussion is focused on the structural basis of the recognition process. In most cases the available x-ray structures of the nucleases and/or their DNA complexes have revealed the presence of structural motifs explaining the observed structural selectivity. © 1998 John Wiley & Sons, Inc. Biopoly 44: 405–421, 1997  相似文献   

18.
韩芙蓉  王令  徐坤  张智英  王昕 《遗传》2015,37(10):1053-1060
报告载体系统因构建快捷、改造简单、操作容易、经济有效,并且能通过介导筛选核酸酶阳性细胞富集基因组修饰的阳性细胞克隆,而成为特异性核酸酶活性检测的重要手段。基于非同源末端连接(Non-homologous end joining,NHEJ)修复机制的报告系统在引入DNA双链断裂(Double strand breaks,DSBs)后,经过优化最高也只有2/3的概率实现报告基因的修复;而单链退火(Single strand annealing,SSA)修复机制在引入DSBs后,理论上可以实现报告基因100%的修复,具有更高的灵敏度,有利于活性较低的特异性核酸酶活性的检测,为基因组修饰研究中特异性核酸酶活性的检测提供了有效的手段。本研究设计并构建了3套基于SSA修复机制的双荧光报告载体系统,并应用mRFP-eGFP系统检测了3对ZFNs的有效活性,其活性检测结果分别为8.9%、9.3%和5.0%,该研究为核酸酶活性的检测提供了有效的手段。  相似文献   

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