锌指核酸酶

锌指核酸酶(或ZFN)是一种用于靶向基因和改变DNA的工具。它是用工程核酸酶改变基因组的三种方法之一。

它们有两个部分。锌指是由一种蛋白质组成的人造分子。每一个都与一个特定的DNA结合。锌指核酸酶(ZFNs)是通过将锌指与一种叫做Fokl的DNA裂解酶融合而得到的。因此,ZFN结合到一个特定的DNA序列上,然后在两个地方剪断它。普通的细胞酶将两端粘在一起,减去被剪掉的部分(DNA修复)。

每个ZFN都是为了在一个单一的基因上使用,这个基因被称为 "目标基因 "或 "目标DNA"。它们可以被设计成对基因的特定部分起作用,以产生所需的变化。两种类型的DNA变化是突变,如删除插入遗传学研究着眼于突变的动物对象,以找出特定基因的作用。

锌指分子的3-D表示。锌指被标记为蓝色,锌离子被标记为绿色。Zoom
锌指分子的3-D表示。锌指被标记为蓝色,锌离子被标记为绿色。

锌指结构

锌指 "是许多蛋白质结构的名称。锌原子与蛋白质结合,使其更加稳定。ZFNs与DNA碱基对结合。一个锌指本身可以结合大约3个碱基对。

ZFN功能

锌指核酸酶是由3-6个锌指组成的。ZFNs有两个重要的结构域:一个DNA结合结构域和一个DNA裂解结构域。DNA裂解结构域使用一种叫做Fokl的,可以破坏DNA。

ZFN只能改变它们所设计的DNA序列。DNA结合域与一个特定的DNA序列结合。两个为同一个DNA序列设计的ZFN需要改变一个基因。DNA结合结构域与DNA双螺旋上的两条链结合。DNA切割结构域打破DNA链,将基因碱基对切割出来。细胞利用DNA修复自行修复断裂的DNA链。DNA修复后,碱基对的缺失导致删除突变。

目标基因序列的长度也可以被指定。使用3个锌指可以改变至少9个碱基对。这对于去除和插入非常短的DNA序列并确定其对目标基因的影响是非常有用的。也可以用一个以上的ZFN来改变大的序列。

使用ZFNs

在许多遗传学研究中,ZFNs已经被用来发现基因功能。ZFNs可以用来改变任何物种上的DNA。ZFNs的另一个特点是它们可以在体内(生物体内)使用。它们目前被用于模型生物:植物、昆虫和鱼类。

参与ZFN基因改变研究的生物体名单包括。

使用ZFNs的问题

ZFNs的最大问题是意外地改变了目标基因以外的基因。一个ZFN必须在目标基因上找到正确的碱基对。这些碱基对是经过选择的,所以只有目标基因会有这些碱基对。DNA裂解域对任何DNA序列都起作用,所以与错误的基因序列结合反而会改变它。敲除一个以上基因的碱基对的ZFNs被认为是不准确的。

问题和答案

问: 什么是锌指核酸酶或 ZFN?
答:锌指核酸酶或 ZFN 是一种用于靶向基因和改变 DNA 的工具。

问:利用工程核酸酶改变基因组的三种方法是什么?
答:锌指核酸酶或 ZFN、转录激活子样效应核酸酶(TALEN)和簇状正则间隔短回文重复序列(CRISPR)是利用工程核酸酶改变基因组的三种方法。

问:什么是锌指?
答:锌指是由蛋白质和锌组成的人造分子,能与特定的 DNA 结合。

问:什么是锌指核酸酶(ZFNs)?
答:锌指核酸酶(ZFNs)是将锌指与一种名为 Fokl 的 DNA 切割酶融合而成的酶。

问:当 ZFN 与特定 DNA 序列结合时会发生什么?
答:当 ZFN 与特定 DNA 序列结合时,它会将该序列切成两段。

问:DNA 被切断后,普通细胞酶会做什么?
答:普通的细胞酶会把两端粘在一起,减去被剪掉的部分(DNA 修复)。

问:锌指核酸酶或 ZFN 能改变哪两种 DNA?
答:锌指核酸酶或 ZFN 可以改变两种 DNA:突变,如缺失和插入。

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