基因编辑技术简介.docx

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1、基因编辑技术学习总结CRISPR(Clusteredregularlyinterspacedshortpalindromicrepeats)是在细菌中发现的适应性免疫反应系统,能有效抵抗噬菌体等对细菌造成的损伤。这项机制被应用于基因编辑,是当前生物学的研究热点。一、基因编辑技术的发展基因编辑技术的发展可追溯到1968年I型限制性内切酶的发现,它可以识别DNA并随即剪切DNA,但由于不具有特异性而不能得到应用;1970年后具有识别特异性的Ⅱ型限制性内切酶被发现;1981年一种Ⅱ型限制性内切酶,FokI在黄杆菌中被分离出来,成为了基因研究的重要工

2、具。FokI不同于一般的Ⅱ限制性内切酶(识别和剪切利用同一结构域,因而难以在保证剪切活性的条件下改变识别域),FokI的含有两个相对独立的结构域,N端为识别域,C端为剪切域;这种特性使得FokI可以通过对识别域的改造对DNA进行定点切割。在这种理论的基础上,发展出了ZFN——锌指核酸酶,TALEN——转录激活样效应蛋白核酸酶;两种技术都是通过使能够识别DNA序列的蛋白与FokI相连实现基因的特异性切割,其不同在于锌指结构域通过约30个氨基酸对DNA三联体进行识别,而转录激活效应蛋白则是通过34个氨基酸组成的识别单体对不同核苷酸进行识别,因而T

3、ALEN的识别效率显著高于ZFN。然而它们都是利用利用蛋白进行DNA识别,并使用相同的剪切蛋白-FokI形成二聚体进行DNA剪切。CRISPR的不同之处在于它利用RNA进行DNA识别,其识别效率优势显而易见;此外CRISPR技术不需要对识别域和限制性内切酶剪切域进行连接,因而设计简单,编辑高效。CRISPR技术起源于1987年日本在细菌DNA中发现“重复-居间(spacer)-重复序列”,2002年命名为成簇规律性间隔短回文重复(ClusteredRegularlyInterspacedShortPalindromicRepeats)并预测改

4、基因序列与细菌获得性免疫有关,2007年其免疫功能得到证实,并最终于2012年成功运用于基因编辑。蛋白质、RNA介导的DNA编辑技术都已取得成功。2014年,单链DNA引导的具有核酸内切酶活性的TtAgo蛋白在嗜热菌中被发现。这种DNA指导核酸内切酶是否可以应用于基因编辑技术,韩春雨团队发表文章,利用NgAgo蛋白实现了格DNA引导的基因组编辑,但其实验结果目前依然存在争议。一、基因编辑技术的应用无论是蛋白质介导还是RNA介导基因编辑技术,事实上都是对DNA进行剪切,而后通过细胞自身的DNA修复功能(同源重组或非同源重组)进行目的基因的插入或

5、替代。基因编辑技术广泛应用于1、物种改良。如植物作物的性状改良、家畜育种;利用CRISPR-cas9增强菌株对噬菌体的抵抗性,增强植物的抗病毒性;2、动物模型的建立,如动物基因定向突变模型的建立;对灵长类动物引入人类基因推动脑科学发展。3、疾病的治疗。如血液类疾病-对患者自身细胞诱导的多能干细胞(iPS)进行DNA切割,通过同源重组修复突变的血红蛋白基因,而后将修复的iPS诱导为造血干细胞并植入患者体内;利用CRISPR的多基因编辑技术对复杂的肿瘤进行研究。综上所述,基因编辑技术的在生物领域的应用是广泛而重要的,CRISPR-Cas9技术为基

6、因编辑提供了更加高效而广阔的前景。

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