TALENs的靶向基因修饰技术
基因工程 比较TALEN技术与ZFN技术
基因工程比较TALEN技术与ZFN技术基因工程：比较TALEN技术与ZFN技术引言：基因工程是一门利用生物学技术对生物体的基因进行修改和调控的学科。
在基因工程领域，TALEN（转录活性效应核酸酶）技术和ZFN（锌指核酸酶）技术是两种常见的基因编辑工具。
本文将详细比较这两种技术的原理、应用、优势和局限性，以帮助读者更好地理解和选择适合自己研究需求的基因编辑技术。
一、TALEN技术1. 原理：TALEN技术是一种利用人工合成的转录活性效应核酸酶（TALEN）靶向特定DNA序列进行基因编辑的方法。
TALEN由两个功能域组成：DNA结合域和转录活性效应域。
DNA结合域通过识别特定DNA序列，而转录活性效应域则通过结合与DNA结合域靶向的DNA序列相邻的DNA酶切酶，实现DNA的切割和修复。
2. 应用：TALEN技术在基因工程领域具有广泛的应用。
它可以用于基因敲除、基因敲入、基因修饰等多种基因编辑操作。
例如，科研人员可以利用TALEN技术研究特定基因的功能，或者通过敲入外源基因来实现特定基因的表达。
3. 优势：TALEN技术相比其他基因编辑技术具有以下优势：- 高度特异性：TALEN可以精确识别和结合特定的DNA序列，从而实现精确的基因编辑。
- 高效性：TALEN技术可以在较短的时间内实现基因编辑，提高实验效率。
- 灵活性：TALEN技术可以用于不同生物体的基因编辑，包括人类细胞、动物和植物细胞等。
4. 局限性：虽然TALEN技术具有许多优势，但也存在一些局限性：- 设计复杂：TALEN的设计需要合成两个相应的DNA结合域，这增加了实验的复杂性。
- 成本较高：合成TALEN所需的材料和技术较为昂贵，限制了其在一些实验室的应用。
- 潜在的细胞毒性：TALEN技术可能对细胞产生毒性作用，限制了其在体内的应用。
二、ZFN技术1. 原理：ZFN技术是一种利用人工合成的锌指蛋白（ZFP）靶向特定DNA序列进行基因编辑的方法。
TALEN的应用(重要!!)
PCR产物送测序
比对测序结果，初步确认 TALEN活性
钟洁
2014.11.7
28
续上
PCR产物TA克隆、单克隆测 序确定打靶效率
大于53%（每100个细胞中有 53个细胞发生碱基突变）
钟洁
2014.11.7
29
部分单细胞克隆测序结果：
续上
消化细胞呈单细胞，接种于 96孔板中，待单细胞克隆长 大后，同上进行鉴定
16
2.2 TALENs表达质粒构建
TALENs靶点识别模块构建
TALENs表达质粒构建
TALENs质粒对共转入细胞
目标基因敲除突变体筛选
钟洁
2014.11.7
17
2.3 TALEN质粒对共转入细胞
TALENs靶点识别模块构建
TALENs表达质粒构建
TALENs质粒对共转入细胞后，其表达的融合 蛋白即可分别找到其DNA靶位点并与靶位点特异结 合。此时，两个TALENs融合蛋白中的FokI功能域 形成二聚体，发挥非特异性内切酶活性，于两个靶 位点之间打断目标基因。诱发DNA损伤修复机制， 主要有非同源末端连接（NHEJ）和同源直接修复 （HDR）。在此修过程中形成一定的插入或缺失突 变，即形成目标基因敲除突变体。
钟洁
2014.11.7
21
ZFNs
锌指核酸酶：
锌指蛋白 识别区域
+
Fokl 酶切区域
钟洁
2014.11.7
22
3.1 锌指蛋白
锌指蛋白是真核生物中普遍存在的基因转 录调控因子, 在细胞分化、胚胎发育等方面 起重要作用。
锌指结构是由多个半胱氨酸和/ 或组氨酸 与锌离子螯合组成四面体结构。其中, Zn2+ 离子是保持锌指结构和功能的必不可少的因 素, 它能促使肽段折叠成稳定的锌指结构并 使其能与特异核酸位点结合。
talens基因修饰技术
新技术介绍
汇报人：李新 时间：2012年10月26日
1 TALENs技术
2009 年，Boch等和Moscou等关于黄单胞菌效应子蛋白 TALE（transcription activator-like effectors）与寄主靶基因 DNA特异性识别分子密码的破解，使植物基因组定点改造呈 现出新的曙光。 2011年8月来自Sangamo BioSciences公司和哈佛大学的两个研 究小组分别利用TALENs技术进行了基因组靶向修饰相关研究， 并成功敲出了人类细胞靶向基因和调控内源性基因的转录。两 篇研究论文发表在同一期的《Nature Biotechnology》杂志上。 这一技术也为科学家们开发出更简易的新型基因组靶向修饰技 术带来了新希望。
中山大学生命科学学院
2
1 TALENs技术
TALENs靶向基因修饰技术是基于TALE核酸酶（TALENs）的 一种崭新的分子生物学工具。
TALENs是TALE蛋白和Fokl核酸内切酶的剪切结构域组成的嵌 合融合蛋白, 其中TALE蛋白结构域负责识别靶位点，Fokl核酸内 切酶负责切割DNA双链, 从而造成双链断裂(DSB)，诱发DNA损伤 修复机制，形成基因敲除突变体。
中山大学生命科学学院
22
4 TALENs技术的应用
中山大学生命科学学院
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4 TALENs技术的应用
基因敲除
基因表达水平调控
TALENs
基因修复 基因定点插入
中山大学生命科学学院
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致谢
谢谢大家的耐心聆听，欢迎批评指正。祝老师身体 健康、事业如意，祝师兄师姐好好学习，天天向上。
TALENS技术
TALENs的靶向基因修饰技术
12级生技本一
小组成员：宋海林 王钦 余文凡 邓林炜 朱翔
TALENs--transcription activator-like effectors nucleases
《科学》杂志：2012年度10大科学突破
基因组的精密工程 TALENs
通 常，人们无法确定对高级生物的DNA进行修改和 删除的最终结果。然而，在2012年，名为“转录激 活子样效应因子核酸酶”（TALENs）的工具赋予 研究 人员改变或关闭斑马鱼、蟾蜍、牲畜及其他动 物甚至病人的细胞中特定基因的能力。这种技术以 及其他新兴的技术与已有的基因靶向技术一样廉价 和有效，同时它能 让研究人员在健康人和病人中确 认基因及变异的特定作用。
TALENs技术特点：1. 无基因序列、细胞、物种限制。 2. TALE的核酸识别单元与A、G、C、T有恒 定的对应关系。实验设计 简单准确、实验周期短、成本低。 3. 成功率几乎可达100%。 毒性低、脱靶情况 少。 4. 克服了常规的ZFN方法不能识别任意目标基 因序列，以及识别序列经常受上下游序列影响等问题，而具有ZFN 相等或更好的活性。
那什么是talens呢？
TALENs中文名是转录激活因子样效应物核酸酶，TALENs是一种可靶向 修饰特异DNA序列的酶，它借助于TAL效应子一种由植物细菌分泌的天 然蛋白来识别特异性DNA碱基对。TAL效应子可被设计识别和结合所有 的目的DNA序列。对TAL效应子附加一个核酸酶就生成了TALENs。 TAL效应核酸酶可与DNA结合并在特异位点对DNA链进行切割，从而导 入新的遗传物质。
实际应用 基于TALE的基因组编辑技术已经被广泛作用于基因敲除、敲入、 转录激活等。GeneCopoeia公司提供TALEN以及最新基因修饰 技术CRISPR/Cas9的设计、载体构建、功能验证等服务。
基因工程 比较TALEN技术与ZFN技术
基因工程比较TALEN技术与ZFN技术基因工程是一种通过改变生物体的基因组来实现特定目的的技术。
在基因工程领域，TALEN技术和ZFN技术是两种常用的基因编辑工具。
本文将对这两种技术进行比较，并分析它们在基因工程中的应用。
1. TALEN技术TALEN（Transcription Activator-Like Effector Nucleases）技术是一种基因编辑工具，它利用转录激活因子样效应核酸酶（TALE）与核酸酶结合来实现靶向DNA 序列的切割。
TALE是一种由细菌产生的蛋白质，它可以与DNA序列特异性结合。
TALEN技术通过将TALE与核酸酶结合，形成一种能够切割特定DNA序列的蛋白质复合物。
TALEN技术的优点：- 高度特异性：TALEN技术能够精确地识别和切割特定的DNA序列，避免对非目标序列的影响。
- 可调节性：TALEN技术可以通过改变TALE的结构来调节其特异性和活性，满足不同实验需求。
- 高效性：TALEN技术在基因编辑中具有高效的切割和修复能力，可以实现快速、准确的基因修改。
TALEN技术的应用：- 基因敲除：TALEN技术可以通过切割目标基因的编码区域来实现基因敲除，从而研究基因功能。
- 基因修饰：TALEN技术可以切割目标基因的特定区域，然后通过同源重组修复来实现基因修饰，如插入外源基因或修复突变。
- 基因转座：TALEN技术可以用于基因转座研究，即将基因从一个位置转移到另一个位置。
2. ZFN技术ZFN（Zinc Finger Nucleases）技术是另一种常用的基因编辑工具，它利用锌指蛋白结构域与核酸酶结合来实现靶向DNA序列的切割。
锌指蛋白是一种具有DNA结合能力的蛋白质结构域，通过改变锌指蛋白的结构可以使其与不同的DNA序列结合。
ZFN技术通过将多个锌指蛋白与核酸酶结合，形成一种能够切割特定DNA序列的蛋白质复合物。
ZFN技术的优点：- 高度特异性：ZFN技术能够精确地识别和切割特定的DNA序列，避免对非目标序列的影响。
基因组编辑技术中的TALEN技术
基因组编辑技术中的TALEN技术在当今科技飞速发展中，基因组编辑技术的出现给我们带来了巨大的科学价值和应用前景。
而其中的TALEN技术，正是一种强大、灵活且高效的基因组编辑技术，具有很高的研究和应用价值。
一、什么是TALEN技术TALEN，全称为TAL effector nucleases，是一种人工合成的核酸酶，是一种基因组编辑工具。
TALEN技术通过改造大肠杆菌的TAL效应子和FokⅠ核酸酶来实现特定的DNA序列特异性切割。
TALENs是一种人工合成的核酸酶，可以定向剪切DNA，切割和修剪基因。
这个技术可以帮助研究人员在大肠杆菌或细胞表面上针对位点进行DNA编辑。
二、TALEN技术的优势TALEN技术相对于传统的RNAi、CRISPR/Cas等基因组编辑技术，其编辑效率高、特异性高、无需设计RNA、不形成不必要的突变等特点，使得TALEN技术在应用中有很高的研究和应用价值。
TALEN技术独特的优势在于它可以精确定位到一个DNA序列上进行切割，且其切割效率很高，在大多数研究当中，TALEN技术的基因编辑概率达到了100%，并且不会遗传下一代。
而且TALEN技术具备较高的特异性和选择性，能够避免人工合成造成的RNA干扰，从而增加其编辑效果。
此外，TALEN技术在编辑过程中是一次性作用，不会与目标DNA形成结合，不会对细胞造成不必要的影响。
TALEN技术还具有一定的灵活性，因为它可以调整设计的时候，来改变它特异性的范围，从基因组上足迹级别的，到基因组表观修饰级别的，都可以在不同条件下进行调整。
三、TALEN技术的应用TALEN技术可以应用于多种领域，如药物筛选、基因治疗、疾病诊断等。
（1）药物筛选。
TALEN技术可以用于开发针对基因缺陷的药物，通过基因的编辑和修饰来寻找可能的治疗方法和药物。
同时，TALEN技术可以帮助筛选新药物中的毒副作用，以此保证药品的安全性和有效性。
（2）基因治疗。
TALEN技术具有在人类基因组中定向编辑遗传序列的能力，从而可以用于基因治疗。
TALEN靶向基因操作技术
TALEN靶向基因操作技术(2013-09-15 15:04:15)转载▼分类：转载TALEN (transcription activator-like effector nucleases)靶向基因操作技术是一种崭新的分子生物学工具。
可以构建并表达可以识别任意DNA 序列的重组核酸酶，实现目的基因的特异编辑，如knock-out，knock-in，碱基突变……TALEN技术2011年被《Nature methods》评为“年度实验室技术”。
2011年7-8月，Nature Biotechnology上发表了用TALEN技术进行基因敲除的4篇研究文章，及一篇综述“Move over ZFN”。
Genetic engineering of human pluripotent cells using TALE nucleases. 2011 Jul 7;29(8):731-4.Knockout rats generated by embryo microinjection of TALENs. 2011 Aug5;29(8):695-6.Targeted gene disruption in somatic zebrafish cells using engineered TALENs.2011 Aug 5;29(8):697-8.Heritable gene targeting in zebrafish using customized TALENs. 2011 Aug5;29(8):699-700.Move over ZFN. Volume: 29, Pages: 681–684继自杀质粒，RNA干扰、ZFN之后，TALEN技术已经成为生物技术发展史中新的里程碑！与ZFN技术相比，TALEN技术的优势明显。
∙适用范围广：几乎可敲除任何基因，无基因序列、细胞、物种限制；∙设计准确：TAL的核酸识别单元与A、G、C、T有恒定的对应关系，设计简单准确；∙成功率高：成功率高达100%；∙脱靶率低：毒性低、脱靶情况少。
基因编辑技术中的TALENs技术介绍
基因编辑技术中的TALENs技术介绍TALENs技术是一种先进的基因组编辑技术，全称为转录激活因子样效应物核酸酶技术（Transcription Activator-Like Effector Nucleases）。
TALENs技术利用一种由植物细菌分泌的天然蛋白——TAL效应子，来识别和结合特异性DNA碱基对。
通过将TAL效应子与核酸酶结合，TALENs技术可以实现对特定DNA序列的定向剪切，从而达到基因组编辑的目的。
TALENs技术的应用非常广泛，它可以用于治疗遗传性疾病、改良作物、病毒抵抗等多个领域。
在医学领域，TALENs技术可以用于治疗一些遗传性疾病，例如囊性纤维化、血友病和杜氏肌营养不良症等。
通过修改患者体内导致疾病的基因，TALENs技术可以治愈这些疾病。
此外，TALENs技术还可以用于癌症治疗、病毒抵抗等领域。
相比其他基因组编辑技术，TALENs技术具有更高的特异性和精准度，能够实现高效、精确的基因组编辑。
同时，TALENs技术的设计原理相对简单，能够广泛应用于不同领域的研究中。
然而，TALENs技术也存在一些挑战和风险。
首先，TALENs技术的操作过程比较复杂，需要设计和构建大量的TALEN质粒，这使得其实施成本较高。
其次，TALENs技术仍然存在脱靶效应和免疫反应等风险，需要进一步研究和改进。
总的来说，TALENs技术是一种非常有前途的基因组编辑技术，具有广泛的应用前景和潜力。
虽然存在一些挑战和风险，但随着技术的不断进步和应用领域的拓展，相信这些问题也将逐渐得到解决。
同时，我们也需要认真思考和解决基因编辑技术所涉及的伦理和社会问题，以确保其合理和负责任的应用和发展。
TALENS技术.
实际应用 基于TALE的基因组编辑技术已经被广泛作用于基因敲除、敲入、 转录激活等。GeneCopoeia公司提供TALEN以及最新基因修饰 技术CRISPR/Cas9的设计、载体构建、功能验证等服务。
2014年2月，北京大学生命科学学院魏文胜课题组依托于一种自主研发的 TALE蛋白组装技术完成了全部TALE元件的解码工作。 2010年至今，TALEN技术已被全球范围内各实验室使用。服务公司更如雨后 春笋般大量涌现，如GeneCopoeia等。
那什么是talens呢？
TALENs中文名是转录激活因子样效应物核酸酶，TALENs是一种可靶向 修饰特异DNA序列的酶，它借助于TAL效应子一种由植物细菌分泌的天 然蛋白来识别特异性DNA碱基对。TAL效应子可被设计识别和结合所有 的目的DNA序列。对TAL效应子附加一个核酸酶就生成了TALENs。 TAL效应核酸酶可与DNA结合并在特异位点对DNA链进行切割，从而导 入新的遗传物质。
TALENs
TALENs的靶向基因修饰技术
12级生技本一
小组成员：宋海林 王钦 余文凡 邓林炜 朱翔
TALENs--transcription activator-like effectors nucleases
《科学》杂志：2012年度10大科学突破
基因组的精密工程 TALENs
通 常，人们无法确定对高级生物的DNA进行修改和 删除的最终结果。然而，在2012年，名为“转录激 活子样效应因子核酸酶”（TALENs）的工具赋予 研究 人员改变或关闭斑马鱼、蟾蜍、牲畜及其他动
基因工程 比较TALEN技术与ZFN技术
基因工程比较TALEN技术与ZFN技术基因工程：比较TALEN技术与ZFN技术简介：基因工程是一种利用现代分子生物学技术对生物体的遗传物质进行修改和重组的技术。
其中，TALEN（转录激活样效应核酸酶）技术和ZFN（锌指核酸酶）技术是两种常用的基因编辑工具。
本文将对这两种技术进行比较，包括原理、应用领域、优缺点等方面。
一、TALEN技术概述TALEN技术是一种基于转录激活样效应核酸酶的基因编辑技术。
它利用人工合成的TALEN蛋白靶向特定DNA序列，并通过核酸酶活性诱导DNA双链断裂，从而实现基因组的定点编辑。
1. 原理：TALEN由两个关键结构域组成：DNA结合结构域和转录激活结构域。
DNA结合结构域由一系列重复的锌指结构域组成，每个锌指结构域能够特异性结合4-6个碱基对。
转录激活结构域则能够与转录因子相互作用，激活特定基因的转录。
2. 应用领域：TALEN技术在基因工程领域有广泛的应用。
例如，它可以用于基因敲除、基因敲入、基因突变等。
此外，TALEN技术还可以用于研究疾病模型的构建、农作物遗传改良等方面。
3. 优缺点：TALEN技术具有以下优点：高度特异性、高效性、灵活性和可定制性。
然而，其缺点包括：较高的设计和合成成本、较长的构建时间以及可能引发细胞毒性反应等。
二、ZFN技术概述ZFN技术是一种基于锌指核酸酶的基因编辑技术。
它利用人工合成的锌指蛋白靶向特定DNA序列，并通过核酸酶活性诱导DNA双链断裂，实现基因组的定点编辑。
1. 原理：ZFN由两个关键结构域组成：DNA结合结构域和核酸酶结构域。
DNA结合结构域由一系列锌指结构域组成，每个锌指结构域能够特异性结合3个碱基对。
核酸酶结构域则能够诱导DNA双链断裂。
2. 应用领域：ZFN技术在基因工程领域有广泛的应用。
例如，它可以用于基因敲除、基因敲入、基因突变等。
此外，ZFN技术还可以用于研究疾病模型的构建、基因治疗等方面。
3. 优缺点：ZFN技术具有以下优点：高度特异性、高效性、灵活性和可定制性。
基于TALE的靶向基因修饰技术 -方金辉
通过 PCR 扩增 TALE 重复单元，用 IIS 型内切酶产生多种一一对应、特异匹 配的粘性末端对。一次可以连接 4~6 个 TALE 重复单元。
（2）传统的基于质粒载体的GG法（GG-Vector）
基于质粒载体，用 IIS 型内切酶产生多种一一对应、特异匹配的粘性末端对。 一次可以连接8~10 个 TALE 重复单元。
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TALE蛋白新功能
清华大学生命学院施一公教授研究组（Cell Reports,2012）报道转 录激活因子样效应蛋白（TALE）能够特异识别DNA-RNA杂合链，并且 能够保护DNA-RNA杂合链不被核酸酶降解。 他们针对HIV病毒逆转录过程中的一段DNA-RNA杂合序列设计了特 异的含有23个重复单元的TALE蛋白TALEHIV，该蛋白可以有效地阻止 RNase H 对这段DNA-RNA杂合链中RNA链降解。如果HIV在逆转录过程 中，不能有效降解RNA，则不能完成其基因组的扩增。因此，这一发现 为抑制HIV病毒提供了新思路。
x4 x16
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x4 x16 x16 x16
一步连接
只要4-5小时，这些片段就全部连接 N’ Promoter
TALEN backbone vectors
CMV, EF1a, Ubi, 35S, T7, SP6
1/2
FokI
C’
Promoter
3.突破性的发现： RNAi-Knockdown; 不完全敲除，临时性。
4.充满梦想却幻灭的ZFN： • 难以完全找到匹配的3连子锌； • Off-target 严重。
美国加州大学Dave Segal教授说： “ With zinc fingers, we have to let the DNA tell us where we target”
TALEN靶向基因修饰新技术研究进展_靳玉珠
chilling injury in banana fruit[J].Journal of the Science of Food and Agriculture,2012,92:2624-2629.[11]Wan C Y,Wilkin T A.A modified hot borate methodsignificantly enhances the yield of high quality RNA from cotton(Gossypium hirsutum L.)[J].Anal Biochem,1994,223:7-12.[12]Puhakainen T,Pihakaski-Maunsbach K,Widell S,et al.Coldacclimation enhances the activity of plasma membrane Ca2+-ATPase in winter rye leaves[J].Plant Physiology and Biochemistry, 1999,37:231-239.[13]郑姗姗,李丹,蒋欣梅,等.渐降低温胁迫对黄瓜幼苗叶绿体膜相关指标的影响[J].浙江大学学报(理学版),2012,39(5):582-586. [14]刘悦萍.高温锻炼和水杨酸诱导葡萄幼苗耐热性的细胞学机制研究[D].北京:中国农业大学,2003:18-32.ＴＡＬＥＮ靶向基因修饰新技术研究进展靳玉珠1,2，王世山1，向华2，王晓虎2（1．焦作市畜产品质量安全检测中心，河南焦作454002；2．广东省农科院动物卫生研究所，广东广州510640）摘要：靶向基因敲除基因修饰TALEN(Transcription Activator-Like(TAL)Effector Nucleases)，是一种崭新的分子生物学工具，被《Science》选为2012年年度十大科学突破的新技术。
该技术通过构建与核酸内切酶的融合蛋白，在特异位点打断目标基因DNA序列，从而可在该位点进行DNA编辑修饰操作，如knock-out、knock-in、碱基替换、点突变或基因修饰等。
TALEN靶向基因操作技术
TALEN靶向基因操作技术TALE 技术（Transcription activator–like effectors）是一种崭新的分子生物学工具。
科学家发现，来自植物细菌Xanthomonas sp.的T AL蛋白的核酸结合域的氨基酸序列与其靶位点的核酸序列有恒定的对应关系。
利用TAL的序列模块，可组装成特异结合任意DNA序列的模块化蛋白，从而达到靶向操作内源性基因的目的。
目前TALE技术主要有两种应用：1）TALEN（transcription activator-like (TAL) effector nucleases）技术构建针对任意特定核酸靶序列的重组核酸酶，在特异的位点打断目标基因D NA，进而在该位点进行DNA操作，如Knock-out、Knock-in或点突变。
它克服了常规的ZFN方法不能识别任意目标基因序列，以及识别序列经常受上下游序列影响等问题，而具有ZFN相等或更好的活性，使基因操作变得更加简单、方便。
2）TALEA（transcription activator-like (TAL) effector activator）技术，针对基因启动子上游任意特定DNA序列构建转录激活因子，可提高特异内源基因的表达水平，而不需要购买或克隆cDNA。
TALE技术已经成功应用到了细胞、植物、酵母、斑马鱼及大、小鼠等各类研究对象，日益成为功能强大的实验室工具，使得过去无法逾越的项目成为可能。
1.无基因序列、细胞、物种限制。
2.TAL的核酸识别单元与A、G、C、T有恒定的对应关系。
实验设计简单准确、实验周期短、成本低。
3.成功率几乎可达100%。
4.毒性低、脱靶情况少。
5.克服了常规的ZFN方法不能识别任意目标基因序列，以及识别序列经常受上下游序列影响等问题，而具有ZFN相等或更好的活性。
1.TALE靶点识别模块构建TAL的核酸识别单位为重复34个恒定氨基酸序列，其中的12、13位点双连氨基酸与A、G、C、T有恒定的对应关系，即NG识别T，HD识别C，NI识别A，NN识别G。
TALEN靶向基因敲除技术
TALEN靶向基因敲除TALENs(transcription activator-like (TAL) effector nucleases)，中文名是转录激活因子样效应物核酸酶，TALENs是一种可靶向修饰特异DNA序列的酶，它借助于一种由植物病原菌黄单胞菌(Xanthomonas)自然分泌的天然蛋白即激活因子样效应物(TAL effectors, TALEs)---的功能：该蛋白能够识别特异性DNA碱基对。
人们可以设计一串合适的TALEs来识别和结合到任何特定序列，如果再附加一个在特定位点切断DNA双链的核酸酶，就生成了TALENs。
TAL效应核酸酶可与DNA结合并在特异位点对DNA链进行切割，从而利用这种TALEN就可以在细胞基因组中引入新的遗传物质。
相对锌指核酸酶(zinc-finger nuclease, ZFN)而言，TALEN能够靶向更长的基因序列，而且也更容易构建。
但是直到现在，人们一直都没有一种低成本的而且公开能够获得的方法来快速地产生大量的TALENs。
TALEN 靶向基因敲除技术是一种崭新的分子生物学工具，现已应用于植物、细胞、酵母、斑马鱼及大、小鼠等各类研究对象。
研究发现，Xanthomonas TAL蛋白核酸结合域的氨基酸序列与其靶位点的核酸序列有较恒定的对应关系。
研究者们利用来自Xanthomonas TAL的序列模块，构建针对任意核酸靶序列的重组核酸酶，在特异的位点打断目标基因，敲除该基因功能。
成功解决了常规的ZFN方法不能识别任意目标基因序列，以及识别序列经常受上下游序列影响识别特性的问题，使基因敲除变得简单方便。
技术特点：·无基因序列、细胞、物种限制。
·实验周期短。
·整个实验简单准确，成本低。
·成功率可达90%以上。
·毒性低、脱靶情况少。
·TAL的核酸识别单元与A、G、C、T有恒定的对应关系。
·靶序列识别模块不受上下游影响，特异识别并打断基因组中的任意靶序列。
王祖喜 20144616009 基因靶向修饰新技术-“TALEN技术”
汇报题目：基因靶向修饰新技术-“TALEN技术”简介科目：生物学基础与前沿专题姓名：王祖喜学号：20144616009专业：学科教学（生物）基因靶向修饰新技术-“TALEN技术”简介生命科学与技术学院学科教学（生物）王祖喜（20144616009）摘要：本文从基因靶向修饰技术的简介、技术研究与发展和传统技术与新技术的比较三方面进行了简单介绍，随后着重介绍了TALEN技术相关内容，如本文介绍了该技术的简介、TALEN的结构、识别机制、切割和修复原理及TALEN技术的应用，最后又对TALEN技术的发展做了一个简单的评述，也对靶向修饰新技术的快速发展持一定的担忧态度。
主要目的是为读者，就靶向基因修饰新技术-TALEN技术的发展，提供较全面的介绍。
关键词：基因靶向修饰技术;TALEN技术自“基因敲除”(knock—out)出现以来，该技术无论对于生物学基础研究还是临床治疗都具有极大的吸引力。
然而遗憾的是在随后的20多年间，仅在极少数的模式生物如小鼠、果蝇等中实现“基因敲除”或“基因敲入”。
可喜的是，近年来，人工核酸内切酶(EEN)技术和RNA引导性基因编辑技术的出现已使得该技术得到了快速惊人的发展。
1基因靶向修饰技术1.1简介基因靶向修饰技术是自80年代末以来发展起来的一种新型分子生物学技术，是通过一定的途径使机体特定的基因失活或缺失的技术，有些学者将其也称为“基因敲出”技术[1]。
该技术主要是应用DNA同源重组的原理，用设计的同源片段替代靶基因片段，从而达到基因敲除的目的。
1.2技术研究与发展基因靶向修饰技术最初是基于最基本的基因同源重组进行“基因敲除”，但成功率低下、操作周期长、盲目性仍较为突出等缺点仍然是不可回避的问题。
虽然在人工核酸酶出现之前，该技术也取得了可喜的发展，该时期主要出现了：1994年的条件性基因敲除法，1996年的诱导性基因敲除法，1997年的基因捕获法和1998年的RNAi引起的基因敲除法等，本文将其划分为“传统的基因靶向修饰技术”或称为“传统的基因打靶技术”[2]。
基因工程 比较TALEN技术与ZFN技术
基因工程比较TALEN技术与ZFN技术基因工程是一门利用生物技术手段对生物体进行基因组改造的学科，其中TALEN技术和ZFN技术是常用的基因编辑技术之一。
本文将从技术原理、应用范围、优缺点、发展前景和伦理道德等方面对TALEN技术和ZFN技术进行比较。
一、技术原理1.1 TALEN技术：TALEN是转录激活样蛋白效应子核酸酶的缩写，其原理是将转录激活样蛋白与核酸酶结合，形成一种可识别和切割特定DNA序列的蛋白质复合物。
1.2 ZFN技术：ZFN是锌指核酸酶的缩写，其原理是利用锌指结构域与DNA 结合，通过设计特定的锌指蛋白结合序列来实现对目标基因的精准编辑。
二、应用范围2.1 TALEN技术：TALEN技术在动植物基因组编辑、疾病治疗、农业生产等领域有着广泛的应用。
2.2 ZFN技术：ZFN技术也被广泛应用于基因组编辑、疾病治疗、生物学研究等领域。
三、优缺点3.1 TALEN技术：TALEN技术具有高度的靶向性和编辑效率，但是设计和构建成本较高。
3.2 ZFN技术：ZFN技术具有较高的编辑效率和可控性，但是对于不同基因的设计需要更多的经验和技术支持。
四、发展前景4.1 TALEN技术：随着技术的不断改进和成熟，TALEN技术在基因编辑领域的应用前景广阔。
4.2 ZFN技术：ZFN技术在基因工程领域也有着巨大的发展潜力，尤其在疾病治疗和生物学研究方面。
五、伦理道德5.1 TALEN技术：TALEN技术在基因编辑过程中需要严格遵守伦理规范，避免对生物多样性和人类健康造成不可逆的影响。
5.2 ZFN技术：ZFN技术同样需要在应用过程中考虑伦理道德问题，确保基因编辑的安全和合法性。
综上所述，TALEN技术和ZFN技术在基因工程领域都有着独特的优势和应用价值，未来随着技术的不断进步和完善，它们将在基因编辑和生物工程领域发挥越来越重要的作用。
同时，我们也需要认真思考和探讨基因编辑技术在伦理和道德层面的问题，确保其应用符合科学伦理和社会道德的要求。
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对应关系。实验设计 简单准确、实验周期短、成本低。 3. 成功率几乎可达100%。 毒性低、脱靶情况少。 4. 克服了常规的ZFN方法不能识别任意目标基因序
列，以及识别序列经常受上下游序列影响等问题，而具有ZFN相等或更 好的活性。
TALENs的靶向基因修饰技术 TALENs--transcription activator-like effectors nucleases
简介
基因组靶向修饰
诱变技术
转基因技 术
转录激活子样效应因子 生物应用模型构
核酸酶技术（TALENs）
建
RNAi技术
锌指核酸酶 技术
反义吗啡 林技术
RNAi技术
RNAi: 与靶基因同源的双链RNA诱导的特异转录 后基因沉默的现象
其作用机制是双链RNA被特异的核酸酶降 解，产生干扰小的RNA（siRNA),这些siRNA与 同源的靶RNA互补结合，特异性降解靶RNA从而 抑制或者下调基因的表达。
转基因技术：将人工分离和修饰过的基因导入到生 物体基因组中，由于导入基因的表达，引起生物体 的性状的可遗传修饰。
反义吗啡林技术：反义寡核苷酸抑制特定的信使 RNA对蛋白质的翻译来控制基因的表达。
简介
TALEN（ Transcription Activator-Like Effector Nucleases ） 转录激活子பைடு நூலகம்效应因子核酸酶
TALENs 的靶向基因修饰技术是一种崭新的分子生物学方法，现已应用 于植物、哺乳动物细胞、人类细胞、线虫、酵母、斑马鱼及大鼠等各类 研究对象。
TALENs的作用机制
将TALEN质粒对共转入细胞中可实现靶基因敲除。TALEN质粒对共转 入细胞后，表达的融合蛋白，分别与靶位点特异结合， 由于两个 TALEN融合蛋白中的FokI临近， 形成二聚体，发挥非特异性内切酶活 性，在两个靶位点之间剪切DNA， 形成DSB（Double-Strand Breaks），诱发DNA损伤修复机制。细胞可以通过NHEJ（Nonhomologous End Joining）修复DNA， 在此修过程中或多或少地删除 或插入了一定数目的碱基，造成移码，形成目标基因敲除突变体。
TALE靶点识别模块构建
TALE是由12个或以上特异性识别DNA的串联“蛋白模块”和两侧的N-末端 及C-末端序列组成。每个“蛋白模块”包含34个氨基酸，第12和13位残基是 靶向识别的关键位点，被称作重复可变的双连氨基酸残基 (RVDs)位点。 TALEs上的每个RVDs仅能识别一个碱基。
TALE靶点识别模块构建
TALENs基因靶向修饰技术的应用
①建立生物模型。 在基因功能，代谢途径等研究中模型生物的建立非常重要。基 因敲除技术就常常用于建立某种特定基因缺失的生物模型，从 而进行相关的研究。这些模型可以是细胞，也可以是完整的动 植物或微生物个体。最常见的是小鼠、线虫、酵母，斑马鱼等 的基因敲除模型也常见于报道。
单元组装法
TALE靶点识别模块构建
为获得识别某一特定核酸序列的TALE，只须按照DNA序列将相应TAL单 元串联克隆即可。由于物种基因组大小的不同，选择的特异序列长度也不 同，对于哺乳类动物包括人类，一般选取16-20bp的DNA序列作为识别 靶点。
TALENs的作用机制
将识别特异DNA序列的TALE与内切核酸酶FokI偶联,可构建成剪切特 异DNA序列的内切酶TALENs。在实际操作中，需在目标基因的编码 区或外显子和内显子的交界处选择两处相邻（间隔13-22碱基）的靶序 列（一般16-20个碱基）分别进行TALE识别模块构建。 将这两个相邻 靶点识别模块（分别）融合克隆到FokI的N-末端，形成真核表达载体， 得到TALEN质粒对。
TALE靶点识别模块构建
TALENs结构
TALE蛋白的DNA结合结合域
Fok I 核酸酶的切割结构域
TALE蛋白是由黄单胞菌进入植物细胞分泌的,能识别并结合特异的 DNA 序列 ， Fok I 则可通过二聚化产生核酸内切酶活性, 在该序列附近造成 DNA 的双 链断裂(Double-stand break, DSB)。
②疾病的分子机理研究和疾病的基因治疗。 通过基因敲除技术可以确定特定基因的性质以及研究它对机体 的影响。这无论是对了解疾病的根源或者是寻找基因治疗的靶 目标都有重大的意义。
简介
每周
TALENs可识别并结 合特定的 DNA 序列, 并通过切割这一序 列的特定位点造成 DNA的双链断裂 (DSB)
人们可以对基因组的 特定位点进行各种 遗传操作, 包括基因 打靶、基因定点插 入、基因修复等, 从 而能够方便快捷地 对基因组实现靶向 遗传修饰。
作用机制
应用 TALENs
结构及其构建