精选优质文档-----倾情为你奉上比较三种基因编辑技术一、基因编辑的概念基因编辑是指对基因组进行定点修饰的一项新技术利用该技术，可以精确地定位到基因组的某一位点上， 在这位点上剪断靶标 DNA 片段并插入新的基因片段此过程既模拟了基因的自然突变， 又修改并编辑了原有的基因组， 真正达成了“编辑基因” 目前主要有 3 种基因编辑技术， 分别为： a)人工核酸酶介导的锌指核酸酶(zinc- finger nucleases，ZFN)技术；b) 转录激活因子样效应物核酸酶(transcription activator- like effector nucleases，TALEN)技术；c) RNA 引导的 CRISPR- Cas 核酸酶技术(clustered regulatory interspaced short palindromic repeat /Cas-based RNA-guided DNA endonucleases，CRISPR/Cas )二、 三种基因编辑技术的介绍 1.ZFN基因编辑技术ZFN 技术是第一代基因组编辑技术，其功能的实现是基于具有独特的DNA序列识别的锌指蛋白发展起来的。
ZFN 由特异性识别序列的锌指蛋白(ZFP)和 FokⅠ核酸内切酶组成其中，由 ZFP 构成的 DNA 识别域能识别特异位点并与之结合，而由FokⅠ构成的切割域能执行剪切功能，两者结合可使靶位点的双链DNA 断裂(DSB)于是， 细胞可以通过同源重组(HR)修复机制和非同源末端连接(NHEJ)修复机制来修复 DNAHR 修复有可能会对靶标位点进行恢复修饰或者插入修饰，而 NHEJ 修复极易发生插入突变或缺失突变两者都可造成移码突变，因此达到基因敲除的目的 2.TALEN基因编辑技术 TALE（Transcription activator -like effectors）:一种源于植物致病菌Xanthomonas sp.的靶向基因操作技术 TALENs 包含两个 TALEN 蛋白, 每个 TALEN 都是由 TALE array 与 FokⅠ融合而成. 其中一个 TALEN 靶向正义链上靶标位点, 另一个则靶向反义链上的靶标位点. 然后 FokⅠ形成二聚体, 在靶向序列中间的 spacer 处切割 DNA, 造成双链 DNA 断裂, 随后细胞启动 DNA 损伤修复机制. 针对不同的TALEN 骨架, 其最适宜的spacer长度不同, 其长度范围一般为12~20 bp. 实验结果表明, TALENs在靶向DNA时, 第一个碱基为 T 时其结合效果更佳。
3. CRISPR /Cas9 基因组编辑技术CRISPR/Cas 系统由 Cas9 核酸内切酶与sgRNA构成. 转录的 sgRNA 折叠成特定的三维结构后与 Cas9 蛋白形成复合体, 指导 Cas9 核酸内切酶识别特定靶标位点, 在 PAM 序列上游处切割 DNA 造成双链 DNA 断裂, 并启动 DNA 损伤修复机制. 从不同菌种中分离的 CRISPR/Cas 系统, 其 CrRNA(或者是人工构建的sgRNA)靶向序列的长度不同, PAM 序列也可能不同最新报道，CRISPR-C2c2系统能够根据靶向序列特异地编辑单链RNA三、 三种编辑技术的比较1.共同点结构的相似性：无论是ZFN、TALEN还是CRISPR /Cas9，都是由DNA识别域和核酸内切酶两部分组成其中ZFN技术具有锌指结构域能够识别靶点DNA，而TALEN的DNA识别区域是重复可变双残基的重复，DNA剪切区域都是一种名为Fokl的核酸内切酶结构域CRISPR的DNA识别区域是crRNA或向导RNA，Cas9蛋白负责DNA的剪切当DNA结合域识别靶点DNA序列后，核酸内切酶或Cas9蛋白将DNA剪切，靶DNA双链断裂，再启动DNA损伤修复机制，实现基因敲除、插入等。
作用过程的相似性：通过ＤＮＡ识别模块对特异性的ＤＮＡ位点识别并结合，然后在相关核酸内切酶的作用下完成特定位点的剪切，从而借助于细胞内固有的HDR（同源定向修复）或NHEJ（非同源末端连接）途径修复过程完成特定序列的插入、删除及基因融合2.不同点三种基因编辑技术的差异ZFNTALENCRISRP系统识别模式蛋白质—DNA蛋白质—DNARNA—DNA靶向元件ZF array蛋白TALE array蛋白sgRNA蛋白切割元件Fok I蛋白Fok I蛋白Cas9蛋白识别长度（3-6）x 3 x 2 bp(12-20) x 2 bp20 bp识别序列特点以3 bp 为单位5‘前一位为T3‘序列为NGC优点平台成熟、效率高于被动同源重组设计较ZFN简单、特异性高靶向精确、脱靶率低、细胞毒性低、廉价缺点设计依赖上下游序列、脱靶率高、具有细胞毒性细胞毒性、模块组装过程繁琐、需要大量测序工作、一般大型公司才有能力开展、成本高靶区前无PAM则不能切割、特异性不高、NHEJ依然会产生随机毒性能否编辑RNA不可以不可以可以专心---专注---专业。