Nature Methods：如何提高基因組編輯的特異性
日期：2015-03-25 08:59:37
ZFN、TALEN和CRISPR/Cas9是近年來最熱門的基因組編輯工具。這些核酸酶可以向基因組中引入位點特異性的雙鏈斷裂，然而利用寡核苷酸與目的位點的同源重組進(jìn)行修復(fù)，最終實現(xiàn)對基因組特定位點的改變。
對細(xì)胞進(jìn)行基因編輯有著巨大的應(yīng)用潛力，但這些技術(shù)的安全性還令人憂慮。目前基因組編輯的效率還不夠高，脫靶效應(yīng)大大限制了它們的應(yīng)用范圍，尤其是在臨床方面。Nature Methods雜志發(fā)表的一項新研究解決了這個問題，大大提高了TALE核酸酶編輯基因組的特異性。
TALE蛋白的奇特之處在于它的DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域。與其他DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域不同，TALE蛋白的DNA 結(jié)合結(jié)構(gòu)域由不同數(shù)量的重復(fù)單元組成，每一個重復(fù)單元特異識別一個DNA堿基對。大多數(shù)情況下每個重復(fù)單元由34個氨基酸組成，這34個氨基酸中除了第12、13位的氨基酸變化較大之外，其他氨基酸高度保守。這兩個不保守的氨基酸被命名為RVD（repeat variable diresidue），決定著TALE重復(fù)單元識別的核苷酸種類。
TALE蛋白的特異DNA序列識別以及靈活的可組裝性，使其在分子生物學(xué)領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用前景。人們可以在此基礎(chǔ)上設(shè)計和組裝任意的TALE單元，去識別目標(biāo)DNA序列。這一特性已經(jīng)被用來構(gòu)造能夠特異性切割DNA雙鏈的TALE核酸酶（TALEN），在細(xì)胞基因組中進(jìn)行定點突變、定點敲除等操作。
TALE核酸酶的設(shè)計規(guī)則很簡單，不過這種簡單性也使人們難以進(jìn)一步改善，提高它的活性和特異性。為了突破這樣的局限，Sangamo BioSciences公司的研究人員開發(fā)了一組拓展型RVD，并用這些RVD來改進(jìn)TALE的性能。研究顯示，新型RVD能夠大大減少TALE核酸酶的脫靶效應(yīng)。
這項研究為人們提供了新RVD及其設(shè)計策略，有助于開發(fā)更強(qiáng)大的TALE，進(jìn)一步擴(kuò)大這一技術(shù)在醫(yī)學(xué)和生物技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。
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