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基因编辑技术TALEN的组成、作用原理及应用范围

2025-08-04     来源:本站     点击次数:34

与 ZFN 类似,TALEN 也由两部分组成:N 端—来自植物病原体黄单胞菌属的转录激活因子样效应物(TALE)DNA 结合域,C 端—FokI 限制性内切酶催化域。TALE 蛋白由大约 34 个氨基酸组成,第 12和 13 位氨基酸被称为重复可变的双氨基酸残基(repeat variable di-residue,RVD),决定了 TALE 识别并结合的 DNA 序列,除 12 和 13 位外的其余氨基酸都是保守的。此外,TALEN 也以二聚体形式发挥作用,分别靶向不同的 DNA 链。TALEN 的靶向目标序列长度通常为 30 ~ 40 bp。
 
TALEN 相对于 ZFN 的优势在于它们可以识别单个核苷酸,只需要设计 1 个 TALE 分子就可以识别一个碱基,理论上可以靶向基因组任何区域,不过工作量相对变大;此外,TALEN 在人类细胞中的细胞毒性较低。该系统已被证明能有效地在体细胞和多能干细胞中引入 DSBs。
TALEN 结构示意图

TALEN 优点
  1. 高特异性:TALE 结构域识别的 DNA 序列较长(通常 16-20 个碱基),脱靶效应较低(相比早期的锌指核酸酶 ZFN 更稳定)。
  2. 普适性:理论上可靶向任意 DNA 序列(仅受 RVD 与碱基对应关系限制),适用范围广。
TALEN 缺点
  1. 构建复杂:TALE 重复单元的克隆和组装过程繁琐(需拼接多个重复序列),耗时且成本较高。
  2. 蛋白较大:TALEN 复合体分子量较大,通过病毒载体递送时效率较低(相比 CRISPR 的 Cas9 蛋白更难进入细胞)。
随着 CRISPR 技术的普及,TALEN 的应用范围有所缩小,但研究者通过优化其构建方法(如自动化组装平台)和递送系统(如脂质纳米颗粒),仍在推动其发展。目前,TALEN 在一些对脱靶效应要求严苛的领域(如基因治疗)仍被视为重要备选工具,其高特异性的特点使其在精准编辑中具有不可替代的优势。
 
总之,TALEN 作为基因编辑技术发展中的重要里程碑,不仅推动了早期基因编辑的实用化,也为后续技术(如 CRISPR)的优化提供了参考,至今仍在特定领域发挥着重要作用。
 
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