基因组编辑技术研究进展

利用基因组编辑技术可以对生物基因组特定位点进行人工修饰,研究相关基因的功能,进而应用于基础研究和临床治疗方面。序列特异性的DNA结合结构域与非特异性的DNA修饰结构域组合而成的人工酶是基因组编辑工具的重要组成部分。主要介绍了锌指核酸酶(ZFNs)、转录激活样效应因子核酸酶(TALEN)、归巢核酸内切酶(Meganucleases)和成簇间隔短回文重复(CRISPR)4种基因组编辑技术的特点、原理、构建方法及应用,为相关的研究和应用提供参考。     

分子生物学技术讲座（二）——分子克隆中所用的酶

限制性内切酶及其它DNA与RNA修饰酶是分子克隆技术的基本工具。1限制性内切醉和DNA甲基化酶限制性内切酶能特异地结合于一段被称为限制性内切酶识别序列的特定的DNA序列或附近的序列,并在此切割DNA双链。它可以分成3类：Ⅰ类和Ⅲ类在同一蛋白分子中兼有修饰（甲基化）作用及依赖于ATP的限制（切割）活性。Ⅰ类酶结合于识别序列,但随机切割DNA;Ⅲ类酶能在识别序列位点切割DNA。在分子克隆中1类和皿类酶都不常用。D类限制一修饰系统限制性内切醇和修饰（甲基化）酶不在同一蛋白分子中,限制性内切酶能专一地切割识别序列,并不依…     

靶向核酸酶在线粒体基因组编辑中的应用

线粒体基因组(mt DNA)的突变可导致多种人类疾病,其中绝大多数的mt DNA突变是异质性的:即在细胞中同时存在突变型和野生型的mt DNA,当突变型mt DNA的比例达到一定阈值时,就会引发疾病的发生。线粒体靶向的核酸内切酶可以诱导mt DNA异质性的改变,将突变型mt DNA的含量控制在发病阈值之下,从而达到疾病治疗的目的。本研究介绍了线粒体靶向的锌指核酸酶(ZFN)、类转录激活样效应因子核酸酶(TALEN)、规律成簇间隔短回文重复序列(CRISPR/Cas)以及常规的限制性核酸内切酶(restriction endonuclease,RE)在线粒体基因组编辑及疾病治疗中的应用。     

人工锌指核酸酶介导的基因组定点修饰技术

锌指核酸酶(ZFN)由锌指蛋白(ZFP)结构域和Fok I核酸内切酶的切割结构域人工融合而成,是近年来发展起来的一种可用于基因组定点改造的分子工具。ZFN可识别并结合特定的DNA序列,并通过切割这一序列的特定位点造成DNA的双链断裂(DSB)。在此基础上,人们可以对基因组的特定位点进行各种遗传操作,包括基因打靶、基因定点插入、基因修复等,从而能够方便快捷地对基因组实现靶向遗传修饰。这种新的基因组定点修饰方法的突出优势是适用性好,对物种没有选择性,并且可以在细胞和个体水平进行遗传操作。文章综述了ZFN技术的研究进展及应用前景,重点介绍ZFN的结构与作用机制、现有的靶点评估及锌指蛋白库的构建与筛选方法、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,为开展这一领域的研究工作提供参考。     

针对乙型肝炎病毒（HBV）前S2基因三靶位串联核酶的实验研究

核酶（Ｒｉｂｏｚｙｍｅ）是一类具有核酸内切酶活性的ＲＮＡ分子,可特异地切割靶ＲＮＡ序列。核酶的催化中心有相对固定的序列,而切割特异性则由催化中心两侧序列与何种靶分子序列互补而决定。根据核酶这一特性,可以人工设计针对某一病毒ＲＮＡ的核酶分子,破坏病毒转...     

切割DNA的新方法

<正> 在特殊位点切割 DNA,以分离特殊序列、插入新的遗传物质以及其它相似处理,这些都是重组 DNA 研究的精髓。一般情况下都需要限制性内切酶。现在,美国圣地亚哥 Salk 研究所找到一种在选择位点切割 DNA 不需要限制性内切酶的方法。概括地说,研究人员制备了与将要被切割的 DNA 以5′-末端互补的 DNA 短片段,这个制备的 DNA 短片段与大 DNA     

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。     

研究发现新技术可显著提高基因编辑准确性

<正>近日,研究人员开发了一种新技术可以显著提高科学家们靶向特定错误基因,对其进行"编辑",用健康DNA替换损伤的遗传密码。在这项研究中,研究人员开发了一种方法能够降低基因编辑工具酶的脱靶效应,他们将这种方法命名为DB-PACE(DNA-binding phage-assisted continuous evolution),利用这种方法能够大大提高核酸酶的DNA结合能力和切割特异性。研究人员将这一系统应用于TALEN技术,大大提高了TALEN技术的DNA切割特异性,这表明DB-PACE系统可作为提高基因编辑精准性的多用途方法在基因组工程领域发挥重要功能。     

DNA-蛋白质相互作用的研究——EcoRI内切酶切割P_2-DNA

限制性核酸内切酶不仅是分析和操纵DNA序列的工具,而且也为研究DNA-蛋白质之间相互作用提供了一条可行的途径。核酸内切酶如何识别、结合、切割DNA,不少文章已有报道。至今没有解决的一个问题是:同一DNA分子上具有相同核苷酸顺序的不同限制位,为什么能以不同的速度为同一种内切酶切割。为了研究这个问题,我们选择P_2噬菌体DNA和EcoRI内切酶作为试验系统,用酶促反应的动力学和热力学方法研究其切割机制,所得资料表明,不同限制位点的切割速度     

应用AFLP技术对不同山羊种群进行遗传多样性检测的方法初探

7种不同山羊品种或种群的基因组DNA经限制性内切酶酶切 ,连接特异性接头 ,用 5条人工设计的与接头序列相识别的AFLP选择性引物 ,进行AFLP -PCR扩增 ,以琼脂糖凝胶电泳检测扩增结果。不同山羊种群基因组DNA的扩增结果具有差异。从而得出结论 :AFLP技术是一种适宜于山羊的遗传检测方法。     

一种简单有效的克隆未知旁侧DNA片段的方法

操作含长插入片段的DNA克隆时 ,经常需要进行亚克隆和测序实验。通常的方法首先是得到插入片段的限制性内切酶谱 ,然后选择合适的内切酶消化DNA ,分离靶片段 ,将其连接入质粒载体中进行下一步操作。但这种方法工作量大 ,步骤繁琐。在此 ,介绍一种不需要做限制性内切酶谱分析 ,而根据靶片段的旁侧序列直接进行亚克隆实验的方法。首先 ,选择合适的限制性内切酶消化含长插入片段的DNA克隆 ,其中一种酶切在已知的旁侧序列上 ,另一为随机选择 ;然后酶切混合物与线性化的质粒载体连接 ,转化细菌得到一“亚克隆库” ;将其中的克隆挑选入 96孔板培养后 ,按行或列混合菌液得到相应的“pool” ;最后 ,用PCR方法筛选获得含靶DNA片段的阳性克隆 ,其中所用的引物一个与已知的旁侧DNA序列配对 ,另一个与质粒载体上序列配对 ,PCR扩增已知的旁侧DNA片段以鉴定阳性克隆。多次独立实验表明该方法简单有效 ,可广泛用于亚克隆和DNA步移实验     

利用CpG DNA甲基化酶M.SssⅠ共表达载体制备限制性内切酶NotⅠ

限制性核酸内切酶是DNA重组的重要分子生物学工具。由于其本身对DNA有切割作用导致其重组表达在技术上十分困难,产率低、提纯程序复杂。而商业化生产所采用的利用专一型甲基化酶保护宿主DNA的限制酶表达技术流程繁琐、实用性有限。为表达NotⅠ限制酶,采用来源于Spiroplasma sp.MQ1的DNA甲基化酶M.SssⅠ特异性甲基化CpG序列,甲基化后的DNA会免受识别位点中包含CpG序列的限制酶NotⅠ的切割。将甲基化酶M.SssⅠ导入大肠杆菌表达宿主ER2566后,M.SssⅠ基因在宿主中持续表达并甲基化宿主DNA成CpG甲基化样式;利用此表达体系制备限制性内切酶NotⅠ获得成功。并借助引入纯化标签经过简便的Ni亲和层析和阴离子交换层析2步层析洗脱纯化,制备了高活力高纯度的重组限制酶NotⅠ。此表达体系可应用于一系列识别位点中包含CpG序列的限制酶的表达。     

蓝狐-卫星DNA的克隆及序列分析

利用限制性内切酶酶切蓝狐基因组, 经琼脂糖凝胶电泳, 对特异性亮带进行克隆、测序及序列分析。结果获得42个卫星DNA序列, 该卫星DNA单体大小为737 bp, G+C含量为51.9%, 单体之间同源性为91%~97%; 每个单体由3个约245 bp的亚重复串联构成, 亚重复之间的同源性为49%~55%; 在物种进化过程中, 该卫星DNA有G+C含量逐渐降低而A+T含量逐渐上升的趋势; 该卫星DNA为犬科动物种属所特有, 与犬着丝粒相关卫星DNA为同类卫星DNA, 同源性为74%, 命名为α-卫星DNA。     

Ⅱ型限制性核酸内切酶NcrⅠ的研究

 在肉色诺卡氏菌C-212株Nocardia carnea C-212中筛选到一种Ⅱ型限制性核酸内切酶NcrⅠ,经与BglⅡ的λDNA降解物的酶谱比较,以及酶识别特异性和切割位点的检测,证明了NcrⅠ是已知的限制酶BglⅡ的同切限制酶,而且其切割位点也与BglⅡ相同,其为:     

利用烟草基因组DNA构建近随机多肽文库

介绍一种新的方法构建近随机多肽文库。选取从大基因组物种的组织或细胞中提取的基因组DNA ,利用切割频率高的限制性内切酶切割 ,产生的短片段可以近似地认为是随机序列的片段 ,将它们与匹配的载体连接后转化进宿主细胞进行表达 ,从而获得近随机多肽文库。这样的文库可以用于蛋白质相互作用的研究。同一种基因组DNA可以利用不同的酶切 ,再分别连接到表达载体的不同读码框架 ,从而产生不同编码序列的多种近随机多肽文库。介绍了充分利用烟草基因组DNA构建两种不同酶切 ,三种读码框架 ,共六种不同编码序列的近随机多肽文库的方法。