林金星教授Cell子刊文章：TALEN技術(shù)構(gòu)建有效誘導(dǎo)新系統(tǒng)

日期：2016-11-29 09:09:58

中國科學(xué)院植物研究所，北京林業(yè)大學(xué)等處的研究人員發(fā)表了題為“An Effective and Inducible System of TAL Effector-Mediated Transcriptional Repression in Arabidopsis”的文章，利用TALEN技術(shù)建立了過表達(dá)和誘導(dǎo)表達(dá)2套系統(tǒng)，通過瞬時和穩(wěn)定表達(dá)針對靶基因序列設(shè)計的TALEs，表明TALE可對擬南芥中的靶基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生不同程度的抑制作用。

這一研究成果公布在國際學(xué)術(shù)期刊Molecular Plant上，文章的通訊作者是中科院植物所特聘研究員、北京林業(yè)大學(xué)林金星教授，第一作者為植物研究所鄧馨研究組博士研究生林森和趙媛媛。

轉(zhuǎn)錄激活因子樣效應(yīng)物TALE（transcription activator-like effector）最早被發(fā)現(xiàn)于黃單胞菌中，能夠在病原菌感染宿主植物的過程中精確靶向作用于植物防御的相關(guān)基因，影響靶基因的表達(dá)，從而干預(yù)植物的防御反應(yīng)。TALEN（transcription activator-like effector nuclease）技術(shù)就是利用TALE蛋白對DNA堿基特異性識別及結(jié)合能力而產(chǎn)生的一項(xiàng)基因編輯技術(shù)。

在這篇文章中，研究人員利用TALEN技術(shù)對模式植物擬南芥靶基因進(jìn)行敲除的過程中發(fā)現(xiàn)，部分轉(zhuǎn)基因植株雖然表現(xiàn)出靶基因突變后的表型，但其靶基因序列卻未發(fā)生任何變化。進(jìn)一步的研究表明，這些植株中靶基因的轉(zhuǎn)錄水平出現(xiàn)不同程度的下調(diào)，說明TALEN蛋白對植物中靶基因位點(diǎn)的特異性結(jié)合，可以引起靶基因的轉(zhuǎn)錄抑制，并且這種抑制作用可以不依賴于TALE所連接的功能結(jié)構(gòu)域。

這一研究采用模塊組裝法（Unit Assembly）對TALE載體進(jìn)行構(gòu)建，建立了過表達(dá)和誘導(dǎo)表達(dá)2套系統(tǒng)，通過瞬時和穩(wěn)定表達(dá)針對靶基因序列設(shè)計的TALEs，表明TALE可對擬南芥中的靶基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生不同程度的抑制作用。這項(xiàng)研究為植物的基因表達(dá)調(diào)控提供了新的方法和思路。

近年興起的基因組編輯技術(shù)以其能精確修飾DNA 的特性，成為當(dāng)前最受矚目、最有影響力的生物技術(shù)之一，在基因組功能研究、作物遺傳改良、基因治療等方面得到廣泛應(yīng)用。

基因組編輯技術(shù)以鋅指核酸酶ZFN、類轉(zhuǎn)錄激活因子效應(yīng)物核酸酶TALEN、成簇規(guī)律間隔的短回文重復(fù)序列及其相關(guān)蛋白 CRISPR/Cas9為代表，已在擬南芥、煙草、水稻、小麥等多種高等植物中成功實(shí)現(xiàn)了基因的定點(diǎn)敲除、敲入、替換等修飾。其中， TALEN、CRISPR/Cas9 分別被 Science 雜志評為 2012 年度、2013 年度十大科技進(jìn)展之一。在作物性狀改良方面，二者均展現(xiàn)出很好的應(yīng)用前景。