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基因编辑新突破:适用性更广的TALE

来源:生物通
摘要:Scripps研究院(TSRI)的研究人员近日表示,他们发现了一种方法,能比过去更广泛地使用DNA编辑技术。这一技术的核心是一套称为TALE的DNA结合蛋白,目前越来越多的生物学家正利用它们来开启、关闭、删除、插入,甚至改写特定基因。BarbasIII博士表示:“这是生物学中最热门的工具之一,我们如今发现了一种方法,让它能靶定......

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Scripps研究院(TSRI)的研究人员近日表示,他们发现了一种方法,能比过去更广泛地使用DNA编辑技术。这一技术的核心是一套称为TALE的DNA结合蛋白,目前越来越多的生物学家正利用它们来开启、关闭、删除、插入,甚至改写特定基因。

 

文章的通讯作者,Scripps研究院的Carlos F. Barbas III博士表示:“这是生物学中最热门的工具之一,我们如今发现了一种方法,让它能靶定任何DNA序列。”他及他的研究小组于8月26日在《Nucleic Acids Research》上发表了这一新成果。  

科学家们发现,他们能轻松改造TALE蛋白的DNA结合区域,以便与感兴趣的DNA序列精确结合。一般来说,他们将DNA结合区域与另一蛋白区域连接,以开展一些功能研究。

 

然而,这种DNA编辑方法也存在明显的限制。几乎所有天然的TALE蛋白都靶定从T开始转录的DNA序列。结构研究提示,天然的TALE蛋白不能与并非从T开始的DNA很好地结合。因此,分子生物学家假定,T限制规则适用于任何人工改造的TALE蛋白。

 

“然而,没人彻底研究过,各种各样的TALE蛋白是否真正需要一开始的T,”文章的第一作者Brian M. Lamb博士如是说。

 

Lamb博士开始评估,当DNA的第一个碱基从T转换成其他三种核苷(A、G或C)中的一种时,TALE蛋白是否能与其DNA靶点很好地作用。利用一个天然和改造TALE蛋白库,他发现了支持T限制规则的强烈证据。“这是个数量级的差异:当我们改变了第一个核苷时,一些TALE蛋白丧失了99.9%的活性,”Lamb博士谈道。

 

但他没有放弃,而是希望设计出应用更广的TALE蛋白。为此,他采用了一种“定向进化”技术。首先,Lamb博士生成了一个大型的TALE蛋白文库,其结构各异,他们推测能结合不同的起始核苷。然后,他们对这些新的TALE进行了一系列检测,以选择出那些与并非从T开始的DNA序列也能很好作用的蛋白。

 

通过这种方式,他发现一些新的TALE蛋白并不受T规则的限制。其中一个并非与T开头的DNA结合,而更喜欢G。其他一些则能与任一种碱基开头的序列结合。Lamb发现这些不受T限制的TALE在与DNA切割酶的片段连接时,也能起作用。

 

Barbas博士认为:“这意味着,我们通过TALE蛋白靶定的DNA位点数量,以及我们靶定任一基因的精确度,已经大大上升。”

作者: 2013-8-29
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