簡(jiǎn)化基因組的操作過(guò)程可以說(shuō)是許多遺傳學(xué)家的夢(mèng)想。在內(nèi)源序列中特異性地導(dǎo)入突變、標(biāo)簽或完整的新編碼序列，從而構(gòu)建出廣泛適用的精密疾病模型將大大推動(dòng)科學(xué)家對(duì)人類各種疾病機(jī)制的研究，開(kāi)發(fā)出有潛力的治療策略。
盡管鋅指核酸酶（Zinc-finger nucleases, ZFN）技術(shù)的出現(xiàn)促使基因組靶向修飾技術(shù)向前邁進(jìn)了一大步，然而目前對(duì)于許多研究者而言設(shè)計(jì)出特異性靶向基因組目的序列的鋅指核酸酶仍然是一個(gè)相當(dāng)大的技術(shù)挑戰(zhàn)。近期有研究發(fā)現(xiàn)植物病原體中的一種轉(zhuǎn)錄激活子樣效應(yīng)因子（transcription activator–like effector ，TALE））表現(xiàn)出DNA結(jié)合特異性，為科學(xué)家們開(kāi)發(fā)出更簡(jiǎn)易的新型基因組靶向修飾技術(shù)帶來(lái)了新希望。
與ZFN相似的是，TALEs也是由12個(gè)或以上特異性識(shí)別DNA的串聯(lián)“蛋白模塊”和兩側(cè)的N-末端及C-末端序列組成。每個(gè)“蛋白模塊”包含34個(gè)氨基酸，第12和13位殘基是靶向識(shí)別的關(guān)鍵位點(diǎn)，被稱作重復(fù)可變的di-residues （RVDs）位點(diǎn)。然而不同于每個(gè)鋅指蛋白識(shí)別特異性的三聯(lián)體堿基， TALEs上的每個(gè)RVDs僅能識(shí)別一個(gè)堿基。
盡管已在植物和酵母中證實(shí)了TALEs的DNA特異性識(shí)別特性，然而研究人員一直都未曾在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中利用TALEs靶向特異的內(nèi)源基因。近日來(lái)自Sangamo BioSciences公司和哈佛大學(xué)的兩個(gè)研究小組分別利用TALEs技術(shù)進(jìn)行了基因組靶向修飾相關(guān)研究，兩篇研究論文發(fā)表在同一期的《自然生物技術(shù)》（Nature Biotechnology）雜志上。
原文檢索
Miller, J.C. et al. A TALE nuclease architecture for efficient genome editing. Nat. Biotechnol. 29, 143–148 （2011）.
ChemPort PubMed Article Zhang, F. et al. Efficient construction of sequence-specific TAL effectors for modulating mammalian transcription. Nat. Biotechnol. 29, 149–153 （2011）.
“TALEs吸引我們的重要原因之一就是它們的識(shí)別密碼具有模塊化和簡(jiǎn)單化的特點(diǎn)，”Sangamo公司的科學(xué)家Philip Gregory說(shuō)。
在*篇論文中，Edward Rebar領(lǐng)導(dǎo)的研究小組將帶有不同C-末端TALE的截短片段連接到核酸酶FokI的催化結(jié)構(gòu)域上。當(dāng)研究人員將構(gòu)建的TALE核酸酶靶向內(nèi)源性的人類NTF3 和 CCR5 基因時(shí)，證實(shí)TALE核酸酶能夠特異性地對(duì)這些基因片段進(jìn)行剪切。
哈佛大學(xué)的張峰（音譯，F(xiàn)eng Zhang）則表示他們研究組起初只是想要檢測(cè)TALEs激活內(nèi)源基因的潛能，然而當(dāng)他們?cè)噲D通過(guò)商業(yè)機(jī)構(gòu)來(lái)合成靶向目的序列的TALE時(shí)卻遇到了困難。張峰回憶說(shuō)他的公司向他表示不確定能夠合成出如此多重復(fù)序列的TALEs。“在那一刻，我們確定這條道路是行不通的。我們需要找到一種更快速合成TALEs.的方法，”張峰說(shuō)。隨后研究小組開(kāi)發(fā)了一種基于分層連接的策略來(lái)構(gòu)建包含12個(gè)重復(fù)模塊的TALEs。他們?cè)诒Ａ鬜VDs的基礎(chǔ)上減少了每個(gè)模塊的DNA序列，同時(shí)將剩余序列的重復(fù)性降到zui低。進(jìn)而通過(guò)12重PCR研究人員獲得了帶有特異性連接序列的單體，并將其克隆至包含TALE
N-末端 和 C-末端序列的骨架載體中。為了構(gòu)建TALE轉(zhuǎn)錄因子，研究人員又將TALE融合到一個(gè)轉(zhuǎn)錄因子的激活域。在接下來(lái)的靶向性檢測(cè)中，研究人員證實(shí)其能特異地使四個(gè)檢測(cè)內(nèi)源基因中的兩個(gè)基因表達(dá)上調(diào)。
張峰表示他相信TALEs將具有廣闊的應(yīng)用前景，他們將致力于利用TALEs技術(shù)開(kāi)發(fā)出能在動(dòng)物體內(nèi)檢測(cè)疾病模型的新型工具。
而Sangamo公司的Gregory則對(duì)此表示了謹(jǐn)慎的樂(lè)觀，Gregory指出對(duì)于TALEs還有許多尚待研究之處，例如它們的脫靶活性以及基本生物特性包括結(jié)構(gòu)和親和力等。“現(xiàn)在還不清楚如何優(yōu)化TALE。并且關(guān)于TALE是否優(yōu)于ZFNs這一問(wèn)題，我只能這么說(shuō)我們已經(jīng)投入了15-20年的時(shí)間來(lái)設(shè)計(jì)ZFNs，而投入在TALEs上的時(shí)間卻僅有18個(gè)月。現(xiàn)在一切都還言之過(guò)早，”Gregory說(shuō)。
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