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研究實(shí)現(xiàn)油蠶遺傳大片段基因組刪除
來(lái)源：科學(xué)網(wǎng)
作者：科學(xué)網(wǎng)
時(shí)間：2012-11-28 09:45:40
來(lái)自西南大學(xué)家蠶基因組生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的研究人員利用一種新型基因組編輯工具：TALE分析家蠶油蠶突變基因BmBlos2，首次在個(gè)體水平利用人工核酸酶實(shí)現(xiàn)可遺傳的大片段基因組刪除。相關(guān)成果公布在PloS One雜志上。
 
文章的通訊作者是西南大學(xué)家長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授夏慶友，第一作者為馬三垣，夏慶友教授為西南大學(xué)蠶學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院院長(zhǎng)，享受?chē)?guó)務(wù)院政府津貼專(zhuān)家，亦是西南大學(xué)首位“長(zhǎng)江學(xué)者”特聘教授。主要專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域?yàn)樾Q桑分子生物學(xué)、生物技術(shù)、基因組及生物信息學(xué)，曾于2004年和2009年先后在Science雜志上公布家蠶基因組圖譜和家蠶遺傳變異圖譜。
 
TALE (Transcription Activator Like Effectors)——即轉(zhuǎn)錄激活因子樣效應(yīng)蛋白，是植物致病菌Xanthomonas通過(guò)III型分泌系統(tǒng)注入到宿主細(xì)胞內(nèi)的一種蛋白質(zhì)。這種蛋白的獨(dú)特之處在于它的DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域：該DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域不同于其他已知的DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域。它是由不同數(shù)量的重復(fù)單元組成，每一個(gè)重復(fù)單元特異識(shí)別一個(gè)DNA堿基對(duì)。大多數(shù)情況下每個(gè)重復(fù)單元由34個(gè)氨基酸組成。這34個(gè)氨基酸中除了第12，13位的氨基酸變化較大之外，其他氨基酸高度保守。這兩個(gè)不保守的氨基酸被命名為RVD（repeat variable diresidue）。每個(gè)重復(fù)序列中12，13位的氨基酸和識(shí)別的核苷酸種類(lèi)有特殊的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。
  
由于TALE蛋白的特異DNA序列識(shí)別以及靈活的可組裝性，因此這種蛋白在分子生物學(xué)中的應(yīng)用具有巨大前景——科學(xué)家們可以設(shè)計(jì)組裝任意的TALE單元去識(shí)別目標(biāo)DNA雙螺旋序列。
 
在這篇文章中，研究人員就利用這種新技術(shù)對(duì)家蠶油蠶突變基因BmBlos2進(jìn)行了敲除，同時(shí)總結(jié)和分析了基因敲除過(guò)程中的多種規(guī)律，為家蠶乃至整個(gè)昆蟲(chóng)的基因組編輯提供了重要的參考。
 
除此之外，常規(guī)的基于TALEN的基因敲除是通過(guò)在基因組的某個(gè)位點(diǎn)實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)破壞實(shí)現(xiàn)的，這種破壞一般都是少數(shù)幾個(gè)堿基的缺失、插入或突變。在遺傳操作中，往往需要大片段基因組的變異以實(shí)現(xiàn)基因簇刪除、多基因刪除、調(diào)控區(qū)域刪除、外源標(biāo)記基因刪除等特殊需求。為此，這篇文章還探索了利用TALEN實(shí)現(xiàn)可遺傳的大片段基因組刪除并獲得成功，這也是首次在個(gè)體水平利用人工核酸酶實(shí)現(xiàn)可遺傳的大片段基因組刪除。
 
家蠶是一種重要的經(jīng)濟(jì)昆蟲(chóng)、文化載體和模式生物，其不但在蠶絲產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和絲綢之路的文化傳播中做出了卓越的貢獻(xiàn)，在蠶絲纖維新材料、生物反應(yīng)器和模式生物中也逐漸凸顯出廣闊的應(yīng)用前景。
 
這項(xiàng)研究獲得的遺傳改造系統(tǒng)為剪切家蠶油蠶基因BmBlos2靶序列的轉(zhuǎn)錄激活子樣效應(yīng)因子核酸酶TALEN，其中TALEN能夠準(zhǔn)確識(shí)別結(jié)構(gòu)為T(mén)(Nn)A的靶序列，并在基因組中實(shí)現(xiàn)堿基的缺失、插入或替換，在基因組中實(shí)現(xiàn)對(duì)目的基因的編輯，這些基因組長(zhǎng)片段刪除系統(tǒng)的制備方法和應(yīng)用有助于目的基因的遺傳改造，獲得豐富的遺傳資源。
 
關(guān)于TALEN的應(yīng)用，近期來(lái)自香港中文大學(xué)、中科院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院等機(jī)構(gòu)的研究人員也成功利用這一技術(shù)在爪蟾胚胎中獲得了高效的靶向基因敲除。（來(lái)源：生物通）





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