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锌指核酸酶

十月 05, 2023

锌指核酸酶（英語：Zinc-finger nucleases, ZFNs），是人工改造的限制酶，通过融合锌指结构的结合DNA结构域和分解DNA结构域而成。可通过基因工程改造锌指结构域使锌指核酸酶针对复杂基因组里的特定DNA序列。借助内源DNA的修复机制，锌指核酸酶可以精确改变高等动物的基因组。類似的技術還有類轉錄活化因子核酸酶。

结构域 编辑

锌指核酸酶是一种特定于位点的核酸限制内切酶

功能：设计在特定的位置来结合并分解DNA，含有两个蛋白质结构域。

第一个结构域是DNA结合结构域，其由真核转录因子并包含锌指所构成；第二个结构域是核酸酶结构域，它由FokI限制酶构成，并负责DNA的催化分解。

分解DNA结构域 编辑

 
A pair of two ZFNs with three zinc fingers each are shown introducing a double-strand break. Subsequent to this, the double strand break is being repaired through either homologous recombination or non-homologous end joining.[1]

type IIs 核酸内切酶 FokI 的非特异分解域经常被用做 ZFNs 的分解域，[2] 这个分解域需要二聚化来分解DNA。[3] 因此一对ZFNs只能用于定位非回文的DNA位点。标准的ZFNs每个域的碳端都融合了分离域。为了让两个分离域二聚化并分解DNA,两个单独的ZFNs需要结合在不同的DNA链上并且他们的碳端相隔一定的距离。在锌指域和分解域之间最常用的链接序列要求每个结合位点的5'端分隔5到7个bp。[4]

几个不同的蛋白质工程技术已经用来提高用于ZFNs核酸酶域的活性和特异性。直接进化被用来产生FokI的多样性以增强被作者称为"Sharkey"的[5] 分解活性。通过修改二聚化的接口以便只有目的异二聚体类型有活性，基于结构的设计也被用来提高FokI的分解特异性。[6][7][8][9]

结合DNA结构域 编辑

应用 编辑

去除一个等位基因 编辑

等位基因编辑 编辑

基因治疗 编辑

潜在问题 编辑

脱靶分解 编辑

免疫原性 编辑

前景 编辑

锌指切口酶 编辑

锌指核酸酶治疗HIV 编辑

锌指结合 编辑

核酸酶二聚化和分离 编辑

CCR5突变的介绍 编辑

局限性 编辑

治疗措施 编辑

参见 编辑

参考文献 编辑

  1. ^ 引用错误：没有为名为genomeengineering的参考文献提供内容
  2. ^ Kim, YG; Cha, J.; Chandrasegaran, S. Hybrid restriction enzymes: zinc finger fusions to Fok I cleavage domain. Proc Natl Acad Sci USA. 1996, 93 (3): 1156–60 [2014-12-05]. Bibcode:1996PNAS...93.1156K. PMC 40048  . PMID 8577732. doi:10.1073/pnas.93.3.1156. （原始内容于2015-01-28）. 
  3. ^ Bitinaite, J.; D. A. Wah, Aggarwal, A. K., Schildkraut, I. FokI dimerization is required for DNA cleavage. Proc Natl Acad Sci USA. 1998, 95 (18): 10570–5 [2014-12-05]. Bibcode:1998PNAS...9510570B. PMC 27935  . PMID 9724744. doi:10.1073/pnas.95.18.10570. （原始内容于2005-04-24）. 
  4. ^ Cathomen T, Joung JK. Zinc-finger nucleases: the next generation emerges. Mol. Ther. July 2008, 16 (7): 1200–7 [2014-12-05]. PMID 18545224. doi:10.1038/mt.2008.114. （原始内容于2015-02-09）. 
  5. ^ Guo, Jing; Gaj, Thomas; Barbas, Carlos F. Directed Evolution of an Enhanced and Highly Efficient FokI Cleavage Domain for Zinc Finger Nucleases. Journal of Molecular Biology (Elsevier BV). 2010, 400 (1): 96–107. ISSN 0022-2836. doi:10.1016/j.jmb.2010.04.060. 
  6. ^ Szczepek, Michal; Brondani, Vincent; Büchel, Janine; Serrano, Luis; Segal, David J; Cathomen, Toni. Structure-based redesign of the dimerization interface reduces the toxicity of zinc-finger nucleases. Nature Biotechnology (Springer Nature). 2007, 25 (7): 786–793. ISSN 1087-0156. doi:10.1038/nbt1317. 
  7. ^ Miller, Jeffrey C; Holmes, Michael C; Wang, Jianbin; Guschin, Dmitry Y; Lee, Ya-Li; Rupniewski, Igor; Beausejour, Christian M; Waite, Adam J; Wang, Nathaniel S; Kim, Kenneth A; Gregory, Philip D; Pabo, Carl O; Rebar, Edward J. An improved zinc-finger nuclease architecture for highly specific genome editing. Nature Biotechnology (Springer Nature). 2007, 25 (7): 778–785. ISSN 1087-0156. doi:10.1038/nbt1319. 
  8. ^ Doyon, Yannick; Vo, Thuy D; Mendel, Matthew C; Greenberg, Shon G; Wang, Jianbin; Xia, Danny F; Miller, Jeffrey C; Urnov, Fyodor D; Gregory, Philip D; Holmes, Michael C. Enhancing zinc-finger-nuclease activity with improved obligate heterodimeric architectures. Nature Methods (Springer Nature). 2010-12-05, 8 (1): 74–79. ISSN 1548-7091. doi:10.1038/nmeth.1539. 
  9. ^ Ramalingam, Sivaprakash; Kandavelou, Karthikeyan; Rajenderan, Raja; Chandrasegaran, Srinivasan. Creating Designed Zinc-Finger Nucleases with Minimal Cytotoxicity. Journal of Molecular Biology (Elsevier BV). 2011, 405 (3): 630–641. ISSN 0022-2836. doi:10.1016/j.jmb.2010.10.043. 

延伸阅读 编辑

  • Mandell JG, Barbas CF. Zinc Finger Tools: custom DNA-binding domains for transcription factors and nucleases. Nucleic Acids Res. July 2006, 34 (Web Server issue): W516–23 [2009-09-25]. PMC 1538883  . PMID 16845061. doi:10.1093/nar/gkl209. （原始内容于2019-07-10）. 
  • Porteus MH, Carroll D. Gene targeting using zinc finger nucleases. Nat. Biotechnol. August 2005, 23 (8): 967–73. PMID 16082368. doi:10.1038/nbt1125. 
  • Doyon Y, McCammon JM, Miller JC; et al. Heritable targeted gene disruption in zebrafish using designed zinc-finger nucleases. Nat. Biotechnol. June 2008, 26 (6): 702–8. PMC 2674762  . PMID 18500334. doi:10.1038/nbt1409. 
  • Meng X, Noyes MB, Zhu LJ, Lawson ND, Wolfe SA. Targeted gene inactivation in zebrafish using engineered zinc-finger nucleases. Nat. Biotechnol. June 2008, 26 (6): 695–701. PMC 2502069  . PMID 18500337. doi:10.1038/nbt1398. 

外部链接 编辑

十月 05, 2023
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zinc fingers each are shown introducing a double strand break Subsequent to this the double strand break is being repaired through either homologous recombination or non homologous end joining 1 type IIs 核酸内切酶 FokI 的非特异分解域经常被用做 ZFNs 的分解域 2 这个分解域需要二聚化来分解DNA 3 因此一对ZFNs只能用于定位非回文的DNA位点 标准的ZFNs每个域的碳端都融合了分离域 为了让两个分离域二聚化并分解DNA 两个单独的ZFNs需要结合在不同的DNA链上并且他们的碳端相隔一定的距离 在锌指域和分解域之间最常用的链接序列要求每个结合位点的5 端分隔5到7个bp 4 几个不同的蛋白质工程技术已经用来提高用于ZFNs核酸酶域的活性和特异性 直接进化被用来产生FokI的多样性以增强被作者称为 Sharkey 的 5 分解活性 通过修改二聚化的接口以便只有目的异二聚体类型有活性 基于结构的设计也被用来提高FokI的分解特异性 6 7 8 9 结合DNA结构域 编辑应用 编辑去除一个等位基因 编辑 等位基因编辑 编辑 基因治疗 编辑潜在问题 编辑脱靶分解 编辑 免疫原性 编辑前景 编辑锌指切口酶 编辑锌指核酸酶治疗HIV 编辑锌指结合 编辑 核酸酶二聚化和分离 编辑 CCR5突变的介绍 编辑 局限性 编辑 治疗措施 编辑参见 编辑锌指结构 基因打靶 锌指蛋白 锌指嵌合体 英语 Zinc finger chimera 蛋白质工程参考文献 编辑 引用错误 没有为名为genomeengineering的参考文献提供内容 Kim YG Cha J Chandrasegaran S Hybrid restriction enzymes zinc finger fusions to Fok I cleavage domain Proc Natl Acad Sci USA 1996 93 3 1156 60 2014 12 05 Bibcode 1996PNAS 93 1156K PMC 40048 nbsp PMID 8577732 doi 10 1073 pnas 93 3 1156 原始内容存档于2015 01 28 Bitinaite J D A Wah Aggarwal A K Schildkraut I FokI dimerization is required for DNA cleavage Proc Natl Acad Sci USA 1998 95 18 10570 5 2014 12 05 Bibcode 1998PNAS 9510570B PMC 27935 nbsp PMID 9724744 doi 10 1073 pnas 95 18 10570 原始内容存档于2005 04 24 引文使用过时参数coauthors 帮助 Cathomen T Joung JK Zinc finger nucleases the next generation emerges Mol Ther July 2008 16 7 1200 7 2014 12 05 PMID 18545224 doi 10 1038 mt 2008 114 原始内容存档于2015 02 09 Guo Jing Gaj Thomas Barbas Carlos F Directed Evolution of an Enhanced and Highly Efficient FokI Cleavage Domain for Zinc Finger Nucleases Journal of Molecular Biology Elsevier BV 2010 400 1 96 107 ISSN 0022 2836 doi 10 1016 j jmb 2010 04 060 Szczepek Michal Brondani Vincent Buchel Janine Serrano Luis Segal David J Cathomen Toni Structure based redesign of the dimerization interface reduces the toxicity of zinc finger nucleases Nature Biotechnology Springer Nature 2007 25 7 786 793 ISSN 1087 0156 doi 10 1038 nbt1317 Miller Jeffrey C Holmes Michael C Wang Jianbin Guschin Dmitry Y Lee Ya Li Rupniewski Igor Beausejour Christian M Waite Adam J Wang Nathaniel S Kim Kenneth A Gregory Philip D Pabo Carl O Rebar Edward J An improved zinc finger nuclease architecture for highly specific genome editing Nature Biotechnology Springer Nature 2007 25 7 778 785 ISSN 1087 0156 doi 10 1038 nbt1319 Doyon Yannick Vo Thuy D Mendel Matthew C Greenberg Shon G Wang Jianbin Xia Danny F Miller Jeffrey C Urnov Fyodor D Gregory Philip D Holmes Michael C Enhancing zinc finger nuclease activity with improved obligate heterodimeric architectures Nature Methods Springer Nature 2010 12 05 8 1 74 79 ISSN 1548 7091 doi 10 1038 nmeth 1539 Ramalingam Sivaprakash Kandavelou Karthikeyan Rajenderan Raja Chandrasegaran Srinivasan Creating Designed Zinc Finger Nucleases with Minimal Cytotoxicity Journal of Molecular Biology Elsevier BV 2011 405 3 630 641 ISSN 0022 2836 doi 10 1016 j jmb 2010 10 043 延伸阅读 编辑Mandell JG Barbas CF Zinc Finger Tools 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wikipedia org w index php title 锌指核酸酶 amp oldid 76406040, 维基百科，wiki，书籍，书籍，图书馆，

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