锌指核酸酶的组成、作用原理和优缺点
2025-08-04 来源:本站 点击次数:32锌指核酸酶是一种人工合成的 DNA 结合蛋白，由两部分构成：
①锌指 DNA 结合域
来自真核转录因子，负责识别并靶向特定的 DNA 序列。锌指 DNA 结合域由三组锌指组成，每组锌指由大约 30 个氨基酸与一个锌原子相连，分别结合 3 bp 的 DNA 序列。
② DNA 切割域
来自 FokI 限制性内切酶，它以二聚体的形式执行其功能，分别靶向不同的 DNA 链，非特异性切割 5-7 bp 的间隔序列。在设计 ZFN 时可以对 FokI 进行突变，使之形成具有核酸酶活性的异源二聚体，可以增加其对 DNA 序列识别的特异性。
如图所示，一对串联的锌指 DNA 结合基序将 FokI 的两个亚基引导至特定基因组位点，对目的 DNA进行切割产生 DSB。需要注意的是，锌指核酸酶的合成和组装程序比较复杂且成本较高。
ZFN 结构示意图
优点
- 早期实用性：作为首个成熟的基因编辑技术，为后续技术（如 TALEN、CRISPR）奠定了基础。
- 一定特异性：相比早期的随机突变技术，可实现对特定基因的编辑。
- 设计难度高：锌指与 DNA 的结合存在 “上下文依赖”—— 单个锌指的识别受相邻锌指影响，难以通过简单规则设计，需大量筛选验证。
- 脱靶风险：部分 ZFNs 可能结合非目标序列，导致脱靶切割，引发基因突变风险。
- 构建复杂：筛选高效、特异的 ZFNs 耗时费力，成本较高。
- 适用范围有限：并非所有 DNA 序列都能找到对应的锌指组合，靶向灵活性较低。
目前 ZFNs 的应用已大幅减少，但在部分领域仍有一席之地：
- 少数基因治疗公司（如 Sangamo Therapeutics）仍在推进基于 ZFNs 的临床试验（如血友病治疗）；
- 其 “蛋白 - DNA 识别 + 核酸酶切割” 的设计思路，为后续基因编辑工具的开发提供了重要参考。
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