锌指蛋白的核酸识别特异性研究进展

锌指蛋白是最大的DNA结合蛋白,它能和DNA进行特异性识别,是研究蛋白—DNA相互作用的理想对象。改变锌指元件上的几个保守的氨基酸位点可设计筛选出序列特异的全新锌指蛋白,计算机在锌指蛋白设计方面的应用,使得全新的锌指蛋白识别特异性明显增强。这在基因治疗等方面,具有广阔的应用前景。     

锌指蛋白及人工锌指蛋白对微生物代谢影响的研究进展

锌指蛋白由于锌指结构域序列相对保守,识别DNA序列具有高度特异性,所以成为研究较广泛的DNA结合蛋白,但目前对锌指蛋白的研究多集中在真核细胞,而对微生物锌指蛋白,尤其是原核微生物锌指蛋白的研究相对较少。本文综述了近年来微生物锌指蛋白,尤其是原核微生物锌指蛋白的发现及功能的最新研究进展,以及人工锌指蛋白技术在微生物菌株改造中的应用。特定人工锌指蛋白不仅可调控微生物细胞中多基因控制的复杂性状,例如耐热性、乙醇和丁醇耐性、渗透胁迫耐受性等,还可以利用锌指结构域构建DNA脚手架系统,进而构建复合酶系统,从而提高催化效率和代谢物产量。目前报道的用于微生物代谢调控的人工锌指蛋白利用的都是哺乳动物的基因,未来根据不同微生物中天然锌指蛋白的序列进行人工锌指的设计,将拓展人工转录因子技术在微生物全局基因表达调控中的应用。     

针对DNA长片段靶标的锌指筛选体系

锌指蛋白能够特异性识别目标DNA序列,常被作为分子靶向因子用于定点核酸编辑以及定点转录调控等方面,具有十分广泛的应用前景.然而,目前常规采用的实验方法得到的锌指蛋白通常结合的目标DNA序列较短,结合能力不强,因而一直难以高效运用在核酸序列与调控蛋白在基因组上的原位互作等方面的研究中.为了解决这个问题,本研究构建了一个高通量筛选系统,利用N4噬菌体gp8毒蛋白和LacZ作为报告基因,以300 bp以上的DNA长片段为靶标,来筛选能够结合多位点的锌指蛋白组合,提高锌指蛋白应用的精确度以及效率.该系统针对小鼠Nrxn-1?启动子区域进行了锌指蛋白文库筛选,得到了具有序列选择特异性的混合锌指蛋白库,并对筛选结果进行了初步功能验证.研究表明,本系统具有简便快捷的特点,不仅大幅度缩短了筛选时间,而且减少了因靶标序列DNA片段较长而不得不反复设计多位点结合锌指蛋白造成的成本浪费;筛选得到的锌指蛋白库具有较高的长片段DNA靶标结合能力和一定的序列特异性,并且能够在真核细胞内特异地结合目标DNA序列.因此,本研究建立的新型锌指筛选系统不仅可以广泛应用于高通量筛选,而且在DNA-蛋白相互作用的研究中也具有重要意义.     

Zif268的锌指DNA结合区在大肠杆菌中的功能性表达

锌指蛋白是最大的蛋白家族,是识别核酸最常见的、最有效的结构元件。通过选择合适的表达载体及诱导表达条件,实现了小鼠转录因子Zif268的锌指DNA结合区在大肠杆菌中的部分可溶性表达。凝胶迁移率移动试验证实纯化的可溶部分锌指DNA结合区可以特异性识别、结合其天然靶序列,提示锌指DNA结合区在大肠杆菌中得到了功能性表达。锌指DNA结合区在大肠杆菌中的功能性表达成功为锌指蛋白DNA相互作用的胞内遗传筛选模型的建立奠定了基础。     

锌指蛋白的设计及其应用

人工设计的锌指蛋白一般包括两个结构域：DNA结合结构域和效应结构域。DNA结合结构域主要采用对DNA序列特异性识别结合的C2H2型锌指结构域,而功能结构域常常采用某些转录激活结构域、转录抑制结构域或某些酶的活性结构域。这样进行设计的锌指蛋白就可以在特定的核酸序列上行使相应的功能,这对于目的基因的表达调控及蛋白质与核酸的相互作用研究提供了新的思路。     

锌指蛋白核酸酶的作用原理及其应用

锌指蛋白核酸酶(Zinc finger nucleases,ZFN)因其能特异性识别并切割DNA序列以及可设计性,被用于基因定点突变和外源基因定点整合。目前,ZFN技术以其准确的靶位点设计能力和诱发高效率基因打靶的优势,越来越受到基因改造研究者的重视,已经成功应用于动植物细胞、胚胎的基因改造。随着鉴定靶DNA高亲和力的锌指蛋白(Zinc finger protein,ZFP)实验技术日渐成熟,可以预见到不久的将来这项技术会在基因工程和育种中得到广泛应用。文章介绍了锌指蛋白识别DNA靶位点和ZFN介导的基因打靶(Double strand break gene targeting,DSB-GT)的原理,同时还综述了目前ZFN技术用于基因改造的研究进展。     

真核生物中锌指蛋白的结构与功能

真核生物中的许多蛋白质分子包含锌指结构区,这类蛋白称为锌指蛋白.锌指蛋白因其包含特殊的指状结构,在对DNA、蛋白质和RNA的识别和结合中起重要作用.许多锌指蛋白的锌指结构域包含能与DNA特异结合的区域,并与某些效应结构域（如KRAB、SCAN、BTB/POZ、SNAG、SANT和PLAG等）相连,这类锌指蛋白常作为转录因子起作用,可调控靶基因的转录.一些锌指蛋白包含蛋白质识别结构域（如LIM锌指、MYND锌指、PHD锌指和RING锌指等）,它们能够特异地介导蛋白质之间的相互作用,因此被称作蛋白适配器.此外,某些锌指蛋白还可以结合RNA,起转录后调控作用.本文就锌指蛋白与DNA、RNA以及蛋白质分子间的相互作用作一综述.     

特异识别HIV-1序列的锌指蛋白的表达纯化及其在Biacore CM-5芯片上的固定

目的:为了更好地利用Biacore 3000研究锌指与核酸的相互作用,将特异性识别HIV-15′端一段保守序列的三锌指蛋白固定在CM-5芯片上。方法:将特异性识别HIV-15′端一段保守序列5′-CTGTGTTTG-3′的三锌指基因克隆到表达载体pET-22b( )中,转化大肠杆菌BL21(DE3)菌株,经IPTG诱导表达重组三锌指蛋白,超声碎菌进行SDS-PAGE分析;包涵体形式的表达产物用盐酸胍溶解后,经一步凝胶柱复性并纯化;随后摸索适宜固定的pH值并通过化学方法进行固定。结果:表达的重组蛋白主要以包涵体形式存在于超声沉淀中,纯化及柱复性后的蛋白纯度为98.8%,并在CM-5芯片上成功固定。结论:本研究为利用Biacore实时定量研究锌指蛋白与其识别DNA的相互作用进行了尝试。     

锌指蛋白结构及功能研究进展

锌指蛋白是一类具有手指状结构域的转录因子,对基因调控起重要的作用。根据其保守结构域的不同,可将锌指蛋白主要分为C2H2型、C4型和C6型。锌指通过与靶分子DNA、RNA、DNA-RNA的序列特异性结合,以及与自身或其他锌指蛋白的结合,在转录和翻译水平上调控基因的表达。我们简要综述了近年来锌指蛋白结构、分类及其与核酸及蛋白质相互作用等方面的研究进展。     

人造锌指蛋白的应用

C2H2锌指是真核细胞中最常见的DNA结合模体。由于C2H2锌指域靶位点特异性与结构和功能的模块性构成,使得C2H2锌指域成为构建特定的DNA结合蛋白的常用骨架。保持C2H2锌指的基本骨架不变,替换锌指特定位点的氨基酸残基,并融合表达其他功能域就可以得到具有靶向性的人造锌指蛋白(ZFP)。ZFP可以介导靶基因的转录调控,抑制或激活特定基因的表达与配体依赖的靶基因激活或抑制;对DNA进行修饰,如人造限制性内切酶,重组酶,整合酶;抗病毒感染等。因此,人造锌指蛋白应用前景广阔,研究价值显著,是未来人类基因治疗的革命性的工具。     

锌指结构：最普遍的核酸识别元件

锌指是最大的DNA结合蛋白家庭,是识别DNA最有效、最成功的一种结构元件。其模块性结构特点及与核酸作用的相对简单性,使其成为研究蛋白-核酸相互作用的理想材料,以及人为设计筛选新的核酸结合蛋白的最佳元件。     

锌指蛋白与心脏发育

锌指是最大的DNA结合蛋白家族,是最普遍的核酸识别元件.近年来发现锌指参与生物体的基因转录,复制及蛋白质的合成等各种基因调节和控制过程,心脏发育过程中涉及大量锌指基因.综述了心脏发育过程中起重要调控作用的锌指蛋白以及它们的作用机制.     

锌指核酸酶在基因组定向修饰中的应用

同源重组和逆转录病毒介导转基因法是目前基因组修饰中常用的两种主要方法.由于这些传统方法效率低,特异性差等缺点,制约了其在研究中的应用.锌指核酸酶(zinc finger nuclease,ZFN）是一种人工合成酶,含有锌指蛋白DNA结合域和非特异性核酸酶FokI结构域. ZFN在对基因组的靶向修饰时,表现出高度特异性和高效性. 最新研究结果显示,锌指核酸酶在哺乳动物细胞和斑马鱼基因组靶向敲除的效率高达20%.这一技术的出现,将给基因组靶向修饰的研究和应用领域带来革命,特别是在基因治疗人类疾病方面有巨大的潜力和广阔的前景.     

C2H2型锌指蛋白的研究进展

锌指基因家族是人体中最大的基因家族,它参与细胞分化、胚胎发育,并与许多疾病的发生相关．根据半胱氨酸(c)和组氨酸(H)的数目和位置可将锌指蛋白分为c2H2、c2Hc2、c2c2 CHCC2C2、C2C2C2C2等亚类．c2H2型锌指是最普遍的类型,它们作为重要的转录调控因子参与许多的生理过程．c2H2型锌指蛋白包含的锌指数目从1个到30多个不等．依据锌指的数量以及在蛋白中的分布情况,大多数c2H2型锌指蛋白属于下列3类之一：1)含3个c：H：锌指的蛋白(tC2H2);2)含多个锌指的c2H2型锌指结构蛋白(mac2H2);3)锌指成对间隔排列的c2H2型锌指蛋白(spC2H2)、一些c2H2型锌指蛋白能识别并结合特异性RNA或DNA片段．另一些则只能与RNA结合．通常锌指蛋白含锌指数目越多。它选择结合的能力就越强．     

人工锌指核酸酶的设计与表达纯化

设计表达了四个锌指核酸酶,用于切断人基因组中的rRNA基因家族的内部转录间隔序列,造成双链断裂,以此提高针对多位点基因打靶的效率,为后续基因打靶应用于基因治疗研究奠定基础。首先,在人rRNA基因家族ITS1序列中找到两个合适的9 bp长的序列(中间间隔6 bp)为锌指蛋白识别位点,根据识别位点序列每个位点分别设计两个三锌指蛋白。通过设计引物进行重叠延伸PCR得到全长编码锌指蛋白的DNA,分别克隆到表达载体pET-28a（+）,构建重组质粒pET28a-ZFP,转化大肠杆菌RossettaTM（DE3）,实现带组氨酸标签的锌指融合蛋白的表达与纯化。同时,将限制性内切酶Fok I的切割结构域分别与四个锌指蛋白序列采用PCR拼接后克隆到表达载体pET-28a（+）,构建重组质粒pET28a-ZFN,转化到大肠杆菌RossettaTM（DE3）,实现带组氨酸标签的锌指核酸酶融合蛋白的表达并纯化。     

植物特异性DNA探针的制备与应用研究进展

本文简述了植物特异性DNA探针的种类,介绍了特异性探针的制备方法,主要是特异性DNA序列的分离与筛选,总结了植物特异性DNA探针在种质鉴定、外源染色体识别、核型分析和基因组研究等方面的应用,提出了存在的问题与应用前景。 Abstract:In this paper,the types of specific DNA probes from plant were briefly described,and some methods of constructing specific probes were introduced,mainly were the isolation and screening of specific DNA sequences.The applications of the specific probes in the germplasm and foreign chromosome identifications,the karyotype and genome analyses were also summarized and discussed.     

利用锌指基序的保守性从人脑组织分离新的C_2H_2型锌指蛋白基因表达序列

本文利用锌指基序的保守性设计引物,在低严谨条件下扩增人基因组总DNA,获得8个长度呈梯度的PCR扩增产物电泳条带。取其中第2和第3电泳条带,回收DNA片段并将它们克隆,经测序和查新比较,共获得60个含有锌指蛋白基因基序的单一的序列,其中23个为新的锌指蛋白基因DNA片段。以它们为探针,杂交筛选人脑组织cDNA文库,得到初筛cD-NA克隆44个。对其中28个初筛cDNA克隆进行复筛之后,得到20个cDNA单克隆。对这些阳性克隆进行测序,读出18个含有锌指蛋白基因基序的序列,国际联网查新之后,证明其中16个是新的锌指蛋白基因片段。这些新的锌指蛋白基因片段为今后克隆有意义的全长锌指蛋白cDNA提供了重要的实验材料。     

额外的错配碱基提高T4 DNA连接酶等位特异性连接

连接是一种主要的DNA处理过程。由于较低的商业成本以及核酸底物识别的灵活性,T4 DNA连接酶被广泛应用于生物分子工程,特别是特定核酸序列的等位特异性连接检测。本文评估了在T4 DNA连接酶介导的连接反应中,引入额外的错配碱基对所产生的影响。设计了超过150组DNA/DNA或DNA/RNA带有的额外错配碱基对的组合。结果发现,引入额外的错配碱基对后,T4 DNA 连接酶在DNA/DNA连接中特异性可提高60倍以上,而在DNA/RNA连接中特异性只能提高2倍。在等位特异性连接中,有的错配碱基对可使T4 DNA连接酶的特异性提高600多倍。     

基于CRISPR/Cas系统的生物传感策略研究进展

CRISPR/Cas9系统是继锌指核酸内切酶、类转录激活因子效应物核酸酶之后的第三代基因组定点编辑工具,因其具有特异性切割双链DNA的能力,被广泛应用于基因编辑、生物传感等领域。Cas12a(Cpf1)、Cas13a(C2c2)等蛋白"附属切割"活性的发现,拓展了CRISPR/Cas系统在生物传感中的应用。近年来,研究人员开发出一系列快速、超敏、高特异性的生物传感系统用于分子检测,如SHERLOCK,DETECTR等。本文主要综述了基于CRISPR/Cas系统的生物传感策略的研究进展,并展望了其未来发展的方向。