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技术简介：基因工程是指通过改变生物体的遗传物质，以达到特定目的的一种技术。
在基因工程中，TALEN技术和ZFN技术是常用的两种基因编辑工具。
本文将对这两种技术进行比较，包括原理、应用范围、优缺点等方面的内容。
一、TALEN技术1. 原理：TALEN（Transcription Activator-Like Effector Nucleases）技术是一种基因编辑工具，利用转录激活因子样效应核酸酶（TALEN）与DNA靶标结合，通过切割DNA链来实现基因编辑。
TALEN由转录激活因子样效应核酸酶结构域和DNA结合域组成，DNA结合域可以与特定DNA序列结合，从而将效应核酸酶结构域导入到靶标基因中。
2. 应用范围：TALEN技术可以用于多种生物体的基因编辑，包括植物、动物和微生物等。
在植物领域，TALEN技术可以用于改良作物的抗病性、耐逆性和产量等性状。
在动物领域，TALEN技术可以用于研究动物模型、治疗遗传性疾病等。
此外，TALEN技术还可以应用于微生物的基因组编辑和代谢工程等领域。
3. 优点：（1）高效性：TALEN技术具有较高的基因编辑效率，可以实现精确的基因修改。
（2）灵便性：TALEN技术可以设计多种靶标序列，适合于不同的基因编辑需求。
（3）可控性：TALEN技术可以通过调整效应核酸酶结构域的活性来控制基因编辑的程度。
4. 缺点：（1）设计复杂：TALEN技术的设计相对复杂，需要合成多个TALEN蛋白来实现基因编辑。
（2）成本高：由于合成TALEN蛋白的成本较高，使用TALEN技术进行基因编辑的成本相对较高。
二、ZFN技术1. 原理：ZFN（Zinc Finger Nucleases）技术是一种基因编辑工具，利用锌指蛋白结构域与DNA靶标结合，通过切割DNA链来实现基因编辑。
ZFN由锌指蛋白结构域和DNA切割酶结构域组成，锌指蛋白结构域可以与特定DNA序列结合，从而将切割酶结构域导入到靶标基因中。
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) o 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的靶向基因修饰技术
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
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。
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
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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
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ZFNs
锌指核酸酶：
锌指蛋白 识别区域
+
Fokl 酶切区域
钟洁
2014.11.7
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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。
TALEN和CRISPRCas9技术介导的靶向基因破坏和同源修复的开题报告
TALEN和CRISPRCas9技术介导的靶向基因破坏和同源修复的开题报告标题：TALEN和CRISPRCas9技术介导的靶向基因破坏和同源修复摘要：TALEN和CRISPRCas9技术是当前最常用的靶向基因编辑技术。
这两种方法都能够高效地切割DNA双链，引发靶向基因的破坏、转录调控或同源修复。
其中，靶向基因破坏和同源修复是应用最广泛的功能。
本文主要介绍TALEN和CRISPRCas9技术在靶向基因破坏和同源修复方面的原理、方法和应用。
在靶向基因破坏方面，我们详细分析了TALEN和CRISPRCas9技术介导的靶向基因破坏前端子的选择、设计和优化；在同源修复方面，我们阐述了TALEN和CRISPRCas9介导的同源修复的两种不同策略：基于质粒介导的同源修复和基于核酸修饰介导的同源修复。
关键词：TALEN；CRISPRCas9；靶向基因破坏；同源修复正文：一、TALEN和CRISPRCas9技术介绍TALEN技术是由转录激活样核苷酸修饰（Transcription activator-like effector nucleases）蛋白和双链DNA切割酶FokI蛋白组成的。
TALEN蛋白能够识别靶向DNA上的特定序列，由于携带着特殊的重复、变异结构域，因此它具有高选择性和高亲和力。
组合使用FokI蛋白产生两个股份的断裂，实现基因定点打靶和破坏。
CRISPRCas9技术是目前最为受欢迎和广泛应用的靶向基因编辑技术。
它由靶向RNA（guide RNA, gRNA）和具有核酸内切酶活性的Cas9蛋白组成。
gRNA指示Cas9精确定位到靶向基因上，并通过三个核酸酶活性位点之一引发DNA双链断裂，完成基因编辑。
二、TALEN和CRISPRCas9介导的靶向基因破坏1、TALEN和CRISPRCas9的优缺点TALEN和CRISPRCas9均有精准、高效的优点，但TALEN有更高的精度，因为TALEN识别靶向DNA序列更为精确；CRISPRCas9技术能够进行基因组广泛的编辑，因为它的gRNA能够非常灵活地修饰，从而获得不同的精度和选通性，并且gRNA片段长度更短，更容易与目标序列结合。
TALEN和CRISPER基因靶向技术
TALEN核酸酶
DNA 识别域 TALE
A T T C T G C T A A C T C A T A C
DNA剪切域 FokI NI C’ HD NG NN → → → → A C T G
N’
LTPDAVVAIASNIGGKQALETVQRLLPVLCQDHG
TALE domain: DNA 识别域
RNase H是一种核糖核酸内切酶，它能够特异性地水解杂交到DNA链上的RNA磷酸 二酯键，故能分解RNA/DNA杂交体系中的RNA链。该酶不能消化单链或双链DNA。 RNase A是一种被详细研究和具有广泛应用的核酸内切酶。RNase A 对RNA有水解 作用，但对DNA则不起作用。
CRISPR/Cas9 System
Os-11N3插入突变或者被RNA介导沉默后，对那些依赖AvrXa7和PthXo3的致 病小种的特异感病性丧失。
We deployed two pairs of designer TALENs (pair 1 and pair 2) independently to induce mutations in these overlapping EBEs of the Os11N3 promoter and thus to interfere with the virulence function of AvrXa7 and PthXo3, but not the developmental function of Os11N3.
crisprcas9system1987年日本大阪大学osakauniversity在对一种细菌编码的碱性磷酸酶alkalinephosphatase基因进行研究时发现在这个基因编码区域的附近存在一小段不同寻常的dna片段这些片段是由简单的重复序列组成的而且在片段的两端还存在一段不太长的特有的序列正是这个特有的序列以后被证明发挥了dna的定向识别功能
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的基因进行修改和调控的学科。
在基因工程的研究领域中，TALEN技术（转录激活样效应核酸酶）和ZFN技术（锌指核酸酶）是两种常用的基因编辑工具。
本文将分别介绍和比较这两种技术的原理、应用和优缺点。
一、TALEN技术1.1 原理：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。
它利用人工设计的核酸酶靶向特定的基因序列，并通过DNA切割和修复机制来实现基因编辑。
1.2 应用：TALEN技术在基因工程领域有广泛的应用，包括基因敲除、基因敲入和基因突变等。
它可以用于研究基因功能、治疗遗传性疾病以及改良农作物等方面。
1.3 优缺点：TALEN技术具有高效、精确的特点，能够实现特定基因的精确编辑。
然而，TALEN技术的设计和构建较为复杂，成本较高，且对目标序列有一定的限制。
二、ZFN技术2.1 原理：ZFN技术是一种利用锌指蛋白和DNA切割酶的复合物来实现基因编辑的技术。
锌指蛋白可以通过蛋白结构域与特定的DNA序列结合，将DNA切割酶引导到目标位点进行基因编辑。
2.2 应用：ZFN技术在基因工程研究中也有广泛的应用，包括基因敲除、基因敲入和基因修饰等。
它可以用于研究基因功能、治疗遗传性疾病以及改良生物生产工艺等方面。
2.3 优缺点：ZFN技术具有较高的特异性和准确性，能够实现对特定基因的精确编辑。
然而，ZFN技术的设计和构建也比较复杂，且存在一定的设计限制和潜在的细胞毒性。
三、TALEN技术与ZFN技术的比较3.1 原理比较：TALEN技术和ZFN技术都是通过引导DNA切割酶来实现基因编辑，但TALEN技术利用的是转录激活样效应核酸酶，而ZFN技术则利用的是锌指蛋白。
3.2 应用比较：TALEN技术和ZFN技术在基因工程研究中的应用领域和范围相似，但具体应用时需要考虑到各自的优势和限制。
3.3 优缺点比较：TALEN技术和ZFN技术在特异性、准确性和效率等方面都具有一定优势，但在设计和构建的复杂性、成本以及对目标序列的限制等方面存在一定的差异。
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技术基因工程是一门应用于生物学和医学领域的前沿科技，它通过修改和调控生物体的基因组来实现对生物体性状的改变和控制。
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。
本文将详细比较这两种技术的原理、应用、优缺点等方面的内容。
一、TALEN技术TALEN是“转录活化因子效应器核酸酶”（Transcription Activator-Like Effector Nucleases）的缩写。
它是一种基于人工设计的核酸酶，能够精切当割DNA双链，实现基因组的定点编辑。
TALEN技术的主要原理是通过融合转录活化因子（TALE）结构域和核酸酶结构域来实现对DNA的切割。
1. 原理：TALEN技术的核心是TALE结构域，它来源于一种细菌（Xanthomonas），能够与特定的DNA序列结合。
TALE结构域由一系列重复单元组成，每一个单元与特定的碱基配对。
通过改变重复单元中的氨基酸残基，可以实现对不同碱基的识别。
将TALE结构域与核酸酶结构域融合后，形成TALEN蛋白。
TALEN蛋白能够与目标DNA序列结合，并切割DNA双链，引起DNA修复机制，从而实现基因组的编辑。
2. 应用：TALEN技术在基因工程领域有广泛的应用。
它可以用于基因敲除、基因修饰、基因添加等方面。
通过设计特定的TALEN蛋白，可以实现对特定基因的靶向编辑。
例如，科学家可以设计TALEN蛋白来敲除某个致病基因，从而治疗相关疾病。
此外，TALEN技术还可以用于研究基因功能、构建转基因生物等方面。
3. 优缺点：TALEN技术相比传统的基因编辑技术具有以下优点：（1）高度特异性：TALEN蛋白能够与特定的DNA序列结合，实现对特定基因的靶向编辑，具有较高的特异性。
（2）较低的非特异性效应：相比较其他基因编辑技术，TALEN技术在非目标位点引起的突变较少。
（3）较高的编辑效率：TALEN技术能够实现高效的基因组编辑，编辑效率通常在50%以上。
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。
类转录激活因子效应物核酸酶介导的基因组定点修饰技术
类转录激活因子效应物核酸酶介导的基因组定点修饰技术一、本文概述随着基因编辑技术的快速发展，定点修饰基因组已成为生物学和医学领域的研究热点。
类转录激活因子效应物核酸酶（Transcription Activator-Like Effector Nucleases，TALENs）介导的基因组定点修饰技术以其高度的特异性和灵活性，受到了广泛关注。
本文将对TALENs介导的基因组定点修饰技术进行详细介绍，包括其基本原理、构建方法、应用领域以及未来展望等方面，以期为该领域的研究者提供有益的参考和启示。
二、类转录激活因子效应物核酸酶（TALENs）的基本原理类转录激活因子效应物核酸酶（Transcription Activator-Like Effector Nucleases，简称TALENs）是一种人工合成的定点基因编辑工具，它基于自然界中存在的转录激活因子效应物（Transcription Activator-Like Effectors，简称TALEs）而构建。
TALEs是某些植物病原菌黄单胞菌属（anthomonas）分泌的蛋白质，能够特异性地结合并激活植物基因组中的目标基因。
TALENs的设计原理是将TALEs的DNA结合域与核酸酶（通常是FokI核酸酶）的切割域相融合，从而实现对特定DNA序列的定点切割。
识别目标DNA序列：需要确定目标基因中需要修饰的特定DNA序列。
这个序列通常是基因中的某个功能区域，如启动子、编码区或调控元件等。
设计TALENs：根据目标DNA序列，定制TALENs分子。
这涉及到识别目标序列中的特定核苷酸序列（通常是12-18碱基对），并构建与之相匹配的TALEs。
每个TALE单体识别一个特定的核苷酸，因此通过串联不同的TALE单体，可以构建出能够识别特定DNA序列的TALENs。
组装TALENs：将设计好的TALEs与核酸酶（如FokI）的切割域进行融合，形成一个完整的TALENs分子。
]talen技术
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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相等或更好的灵活性
GeneCopoeia
复能基因 FulenGen
TM GeneCopoeia Expressway to Discovery
Precision genome engineering based on
TALE基于TALE的靶来自基因修饰技术2013-11-21
www.
GeneCopoeia
复能基因 FulenGen
Mammalian cell based plasmid cleavage validation
Surrogate reporter validation (HDR Assay) Chormosal level validation (mismatch cleavage)
GeneCopoeia
GeneCopoeia
复能基因 FulenGen
TALENs 靶向基因修饰的原理
GeneCopoeia
复能基因 FulenGen
基于TALEN的基因修饰
gene knock-out gene knock-in
nucleotide substitution protein truncation
GeneCopoeia
复能基因 FulenGen
Selection and Enrichment of TALEN Modified Cells
Single cell culture and PCR analysis to identify modified cells
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前沿科技，通过对生物体基因进行改造，实现对生物体性状的调控和改良。
在基因工程领域，TALEN技术和ZFN技术是两种常用的基因编辑技术。
本文将对TALEN技术和ZFN技术进行比较分析，以便更好地了解它们各自的特点和应用。
一、TALEN技术1.1 TALEN技术原理TALEN（Transcription Activator-Like Effector Nuclease）技术是一种基因编辑技术，利用转录激活因子样效应核酸酶（TALEN）来切割DNA，实现基因组的编辑和修饰。
1.2 TALEN技术优点- TALEN技术具有高度的特异性，可以精准地切割目标基因，减少对非靶基因的影响。
- TALEN技术操作简单，不需要复杂的设备和技术，适合于各种生物体的基因编辑。
- TALEN技术可以实现大片段DNA的插入和删除，对基因组的编辑范围广泛。
二、ZFN技术2.1 ZFN技术原理ZFN（Zinc Finger Nuclease）技术是一种基因编辑技术，利用锌指核酸酶（ZFN）来切割DNA，实现基因组的编辑和修饰。
2.2 ZFN技术优点- ZFN技术具有高度的特异性，可以精准地切割目标基因，减少对非靶基因的影响。
- ZFN技术操作简单，不需要复杂的设备和技术，适合于各种生物体的基因编辑。
- ZFN技术可以实现大片段DNA的插入和删除，对基因组的编辑范围广泛。
三、TALEN技术与ZFN技术的比较3.1 技术原理比较TALEN技术和ZFN技术在原理上都是利用核酸酶来切割DNA，但TALEN技术利用转录激活因子样效应核酸酶，而ZFN技术利用锌指核酸酶。
3.2 技术优点比较TALEN技术和ZFN技术在特异性、操作简便性和编辑范围上都有相似之处，但在具体应用中可能会有一些差异。
3.3 应用领域比较TALEN技术和ZFN技术在不同生物体的基因编辑中都有广泛的应用，但在具体应用领域上可能会有差异，需要根据具体情况选择合适的技术。
基因工程 比较TALEN技术与ZFN技术
基因工程比较TALEN技术与ZFN技术基因工程是一种利用份子生物学技术对生物体的基因进行修改和调控的科学技术。
在基因工程中，TALEN技术和ZFN技术是两种常用的基因编辑工具。
本文将对照这两种技术的原理、应用和优缺点。
一、TALEN技术TALEN（Transcription Activator-Like Effector Nucleases）技术是一种基于转录激活样效应子核酸酶的基因编辑技术。
TALEN由转录激活样效应子（TALE）和核酸酶（nuclease）两部份组成。
TALE是一种来自于植物病原菌Xanthomonas的蛋白质，具有高度特异性的DNA结合能力。
通过改变TALE中的氨基酸重复单元，可以使其特异性结合到目标基因的DNA序列上。
核酸酶部份则能切割DNA链，引起DNA修复机制，从而实现基因编辑。
TALEN技术的应用非常广泛。
例如，它可以用于研究基因功能、制作转基因生物、治疗遗传性疾病等。
在研究基因功能方面，科学家可以设计特定的TALEN来靶向特定基因，通过观察基因编辑后细胞或者生物体的表型变化，揭示基因在生物体中的功能。
在制作转基因生物方面，科学家可以利用TALEN技术将外源基因导入到目标生物体的基因组中，实现特定的功能改造。
在治疗遗传性疾病方面，科学家可以使用TALEN技术矫正患者体内的缺陷基因，从而治疗疾病。
TALEN技术的优点在于其高度特异性和可调控性。
由于TALE能够与目标DNA序列高度特异性结合，因此TALEN技术可以实现精确的基因编辑。
此外，通过改变TALE中的氨基酸重复单元，可以调控TALEN的结合特异性和活性，使其适应不同的研究和应用需求。
然而，TALEN技术也存在一些局限性。
首先，设计和构建TALEN需要耗费大量的时间和精力。
其次，TALEN技术在特定基因组区域的设计和构建比较容易，但在复杂基因组区域的应用仍存在一定的挑战。
此外，TALEN技术在基因编辑过程中可能会引起不可预测的副作用，例如误切和随机插入。
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]。
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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
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)。
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
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。
应用
TALENs
作用机制
结构及其构建
简介
TALEN（ Transcription Activator-Like Effector Nucleases ） 转录激活子样效应因子核酸酶 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。
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。 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。
TALENs的靶向基因修饰技术 TALENs--transcription activator-like effectors nucleases
李春杰 112011329002143 2011-12-20
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）
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。
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。