神奇的基因编辑技术
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在已经设计好的而且经过验
证有效的锌指对的基础进行
混编，进而识别新的核酸序
列的方法。
03 Part Three TALENs
01 结构
02 作用机制
关于TALENs
03 构建wenku.baidu.com
01 TALENs 蛋白的结构
01 TALENs 蛋白的结构
01 TALENs 蛋白的结构
02 TALENs 的作用机制
接下来的十年里，随
着越来越多的微生物 被测序，更多的重复 序列被发现。
Mojica and colleagues eventually classified interspaced repeat sequences as a unique family of clustered repeat elements present in >40% of sequenced bacteria and 90% of archaea (2000).
神奇的基因编辑技术
目录
Contents
CRISPR/Cas ZFNs TALENs 基因编辑技术的对比 基因编辑技术的应用
01 Part One CRISPR/Cas的一路上
我从事科学研究是出于一种不可遏止的 想要探索大自然奥秘的欲望，别无其他动机。
爱因斯坦
发现CRISPR/Cas系统 ——勇敢而聪明的原核生物的故事
几种技术的对比
几种技术的对比
ZFNs
TALENs
CRISPR
02 Part Two 锌指核酸酶技术
01 结构
02 作用机制
关于ZFNs
03 构建
01 结构
在自然状态下
人工的ZFNs结构
01 结构
02 作用机制
ZFN质粒 或mRNA
导入细胞 或胚胎
经由在核 糖体上的
表达
进入细胞核 进行编辑
发现经过
探索路上
well conserved, three types.
By 2002, Jansen and Mojica coined the acronym CRISPR to unify the description of microbial genomic loci consisting of an interspaced repeat array.
at least three components (Cas9, the mature crRNA, and tracrRNA).
The race was on.
发现经过
01 结构
02 作用机制
关于CRISPR
03 构建
01 结构
02 作用机制
03 构建
CRISPR/Cas9 系统是一个由核酸和 蛋白质组成的核糖核蛋白复合物， 它对靶点的识别依赖于核酸对核酸 的识别，通过碱基的互补配对完成 ．打靶一个位点只需要在原有载体 的基础上替换20～30 bp的核苷酸， 相当于合成一对引物，构建过程相 对于ZFN 和TALEN 更加简单、快捷 ，适规模化、高通量的组装．
ＴＡＬＥＮｓ技术的操作要点
从选定的目 标序 列中寻找合适的 TALE候选靶位点
获取针对靶序列 的特TALE蛋白
构建完整的TALEN 蛋白
选择合适的 FokI结构域，利 用分子生物学的方法把TALE 和FokI组装在一起
Immune memory and defense mechanism!
A key turning point came in 2005, extrachromosomal and phage-associated origins.
发现经过
来自乳制品的实证
自然状态下微生物CRISPR 系统的适应性免疫机制
NLS （核定位信号）
ZFN
双链DNA断裂 （DSB）
DNA的断裂 修复
02* DNA DSB的修复机制
同源重组( homologous recombination，HR)
同源重组修复主要发生在细胞周期的G2 期与S 期,在供体(Donor) 的指导下进行精确修复. 此时, 如果有外源提供的含有同源片段的 Donor 存在, 则可能会将此Donor 整合到基因组中相应位置。
• 噬菌体入侵 • 获取间隔区序列 • crRNA的合成与加工 • 靶定降解
探索路上
two studies, basic components, vital for engineering, genome editing.
By 2010, just 3 years after the first experimental evidence for CRISPR in bacterial immunity, the basic function and mechanisms of CRISPR systems were becoming clear.
经过低选择压筛选、证实
指蛋白核酸序列的软件ZiFiT， 没有考虑不同位置锌指蛋白
有一定结合力的锌指预筛
3 种不同的设计方法:
之间的协同作用，也即ZFP 之间的上下文依赖效应。
库、充分考虑了上下文依 赖效应，而且整个设计进
行了两轮筛选。
CoDA ( context dependent
assembly)
02* DNA DSB的修复机制
03 锌指核酸酶的设计
特异性的ZFN 的设计
模块组装
OPEN
“锌指联合会” ( zinc finger consortium)，在线的设计锌
( modular assembly， ( oligomerized pool
MA)
engineering)
简单拼接组装可用锌指蛋白
非同源重组NHEJ（Nonhomologous End Joining）
NHEJ 主要发生在细胞周期的G1期, 断裂的双链DNA将通过直接 连接的方式进行修复, 最终造成发生DSB 的位置处产生小的缺失或 插入或碱基变换. 如果DSB 发生在功能基因的外显子中, 通过NHEJ 修复可能造成该基因的功能被破坏。
酸奶里走出的基因编辑
CRISPR-Cas9: From Yogurt to Genome Editing
探索路上
重复序列并非个个连续，其 间间隔有非重复序列。
The CRISPR story began in 1987.
E. coli, a curious set of 29 nt repeats downstream of the iap gene.
证有效的锌指对的基础进行
混编，进而识别新的核酸序
列的方法。
03 Part Three TALENs
01 结构
02 作用机制
关于TALENs
03 构建wenku.baidu.com
01 TALENs 蛋白的结构
01 TALENs 蛋白的结构
01 TALENs 蛋白的结构
02 TALENs 的作用机制
接下来的十年里，随
着越来越多的微生物 被测序，更多的重复 序列被发现。
Mojica and colleagues eventually classified interspaced repeat sequences as a unique family of clustered repeat elements present in >40% of sequenced bacteria and 90% of archaea (2000).
神奇的基因编辑技术
目录
Contents
CRISPR/Cas ZFNs TALENs 基因编辑技术的对比 基因编辑技术的应用
01 Part One CRISPR/Cas的一路上
我从事科学研究是出于一种不可遏止的 想要探索大自然奥秘的欲望，别无其他动机。
爱因斯坦
发现CRISPR/Cas系统 ——勇敢而聪明的原核生物的故事
几种技术的对比
几种技术的对比
ZFNs
TALENs
CRISPR
02 Part Two 锌指核酸酶技术
01 结构
02 作用机制
关于ZFNs
03 构建
01 结构
在自然状态下
人工的ZFNs结构
01 结构
02 作用机制
ZFN质粒 或mRNA
导入细胞 或胚胎
经由在核 糖体上的
表达
进入细胞核 进行编辑
发现经过
探索路上
well conserved, three types.
By 2002, Jansen and Mojica coined the acronym CRISPR to unify the description of microbial genomic loci consisting of an interspaced repeat array.
at least three components (Cas9, the mature crRNA, and tracrRNA).
The race was on.
发现经过
01 结构
02 作用机制
关于CRISPR
03 构建
01 结构
02 作用机制
03 构建
CRISPR/Cas9 系统是一个由核酸和 蛋白质组成的核糖核蛋白复合物， 它对靶点的识别依赖于核酸对核酸 的识别，通过碱基的互补配对完成 ．打靶一个位点只需要在原有载体 的基础上替换20～30 bp的核苷酸， 相当于合成一对引物，构建过程相 对于ZFN 和TALEN 更加简单、快捷 ，适规模化、高通量的组装．
ＴＡＬＥＮｓ技术的操作要点
从选定的目 标序 列中寻找合适的 TALE候选靶位点
获取针对靶序列 的特TALE蛋白
构建完整的TALEN 蛋白
选择合适的 FokI结构域，利 用分子生物学的方法把TALE 和FokI组装在一起
Immune memory and defense mechanism!
A key turning point came in 2005, extrachromosomal and phage-associated origins.
发现经过
来自乳制品的实证
自然状态下微生物CRISPR 系统的适应性免疫机制
NLS （核定位信号）
ZFN
双链DNA断裂 （DSB）
DNA的断裂 修复
02* DNA DSB的修复机制
同源重组( homologous recombination，HR)
同源重组修复主要发生在细胞周期的G2 期与S 期,在供体(Donor) 的指导下进行精确修复. 此时, 如果有外源提供的含有同源片段的 Donor 存在, 则可能会将此Donor 整合到基因组中相应位置。
• 噬菌体入侵 • 获取间隔区序列 • crRNA的合成与加工 • 靶定降解
探索路上
two studies, basic components, vital for engineering, genome editing.
By 2010, just 3 years after the first experimental evidence for CRISPR in bacterial immunity, the basic function and mechanisms of CRISPR systems were becoming clear.
经过低选择压筛选、证实
指蛋白核酸序列的软件ZiFiT， 没有考虑不同位置锌指蛋白
有一定结合力的锌指预筛
3 种不同的设计方法:
之间的协同作用，也即ZFP 之间的上下文依赖效应。
库、充分考虑了上下文依 赖效应，而且整个设计进
行了两轮筛选。
CoDA ( context dependent
assembly)
02* DNA DSB的修复机制
03 锌指核酸酶的设计
特异性的ZFN 的设计
模块组装
OPEN
“锌指联合会” ( zinc finger consortium)，在线的设计锌
( modular assembly， ( oligomerized pool
MA)
engineering)
简单拼接组装可用锌指蛋白
非同源重组NHEJ（Nonhomologous End Joining）
NHEJ 主要发生在细胞周期的G1期, 断裂的双链DNA将通过直接 连接的方式进行修复, 最终造成发生DSB 的位置处产生小的缺失或 插入或碱基变换. 如果DSB 发生在功能基因的外显子中, 通过NHEJ 修复可能造成该基因的功能被破坏。
酸奶里走出的基因编辑
CRISPR-Cas9: From Yogurt to Genome Editing
探索路上
重复序列并非个个连续，其 间间隔有非重复序列。
The CRISPR story began in 1987.
E. coli, a curious set of 29 nt repeats downstream of the iap gene.