新型杂合蛋白工具用于基因切割和编码

　　

    生物通报道  爱荷华州立大学的研究人员开发了一种杂合蛋白可使活细胞的双链DNA在特异位点发生断裂，将有可能推动开发出更好的基因替换和基因编码治疗方法。

    爱荷华州立大学遗传学、发育与生物学系助理教授杨兵（Bing Yang，音译）和他的同事们通过将两种不同的细菌蛋白进行部分连接而获得一种杂合蛋白。其中一种细菌蛋白称为TAL效应子，它能够识别切割基因的特异性位点，而另一种细菌蛋白是一种核酸酶，能够对DNA链进行切割。

    杨希望可以通过类似于同源重组的实验操作，即通过切除或用功能片段置换DNA中有缺陷或不良的部分对基因组进行修饰。杨说他构建的杂合蛋白能够识别几乎所有生物体DNA特异片段。

    “这或许使得我们最终能够对植物、动物甚至是人类的基因组进行修饰。”杨说：“它可有效地适用于各种生物体。”

    杂合蛋白可结合到研究者希望改变的DNA特殊区段，识别DNA序列找到特殊位点并对它进行切割。通过这种方式将错误或不良的DNA去除，导入正确或是更好的DNA片段。当DNA修复后，好的DNA就插入到了基因中。

    一年前伊利诺州立大学植物病理学系副教授Adam Bogdanove领导的研究小组证实TAL效应子可通过一种简单密码与特殊DNA序列结合。杨获悉这一发现后就开始着手他的研究，找到TAL效应核酸酶与DNA结合并进行切割的位点。他的研究发现同时得到了爱荷华州立大学遗传、发育和细胞生物学系Bogdanove和明尼苏达州大学基因组工程中心主管Dan Voytas研究小组的证实。

    这种TAL效应核酸酶改进了目前基因组修饰的工具。TAL效应核酸酶生成更快，更廉价，也更容易被设计识别特异的DNA序列。
   
    杨的研究发现最近发表在《Nucleic Acids Research》杂志上。Bogdanove和Voytas的研究沦为也将近日发表于《Genetics》杂志上。

    Bogdanove和Voytas同样证实了杂合蛋白的TAL效应子部分可以被定制靶向新的DNA序列。

（生物通：何嫱）

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Nucleic Acids Research, doi:10.1093/nar/gkq704

TAL nucleases (TALNs): hybrid proteins composed of TAL effectors and FokI DNA-cleavage domain

Ting Li, Sheng Huang, Wen Zhi Jiang, David Wright, Martin H. Spalding, Donald P. Weeks and Bing Yang,

DNA double-strand breaks enhance homologous recombination in cells and have been exploited for targeted genome editing through use of engineered endonucleases. Here we report the creation and initial characterization of a group of rare-cutting, site-specific DNA nucleases produced by fusion of the restriction enzyme FokI endonuclease domain (FN) with the high-specificity DNA-binding domains of AvrXa7 and PthXo1. AvrXa7 and PthXo1 are members of the transcription activator-like (TAL) effector family whose central repeat units dictate target DNA recognition and can be modularly constructed to create novel DNA specificity. The hybrid FN-AvrXa7, AvrXa7-FN and PthXo1-FN proteins retain both recognition specificity for their target DNA (a 26 bp sequence for AvrXa7 and 24 bp for PthXo1) and the double-stranded DNA cleaving activity of FokI and, thus, are called TAL nucleases (TALNs). With all three TALNs, DNA is cleaved adjacent to the TAL-binding site under optimal conditions in vitro. When expressed in yeast, the TALNs promote DNA homologous recombination of a LacZ gene containing paired AvrXa7 or asymmetric AvrXa7/PthXo1 target sequences. Our results demonstrate the feasibility of creating a tool box of novel TALNs with potential for targeted genome modification in organisms lacking facile mechanisms for targeted gene knockout and homologous recombination.