巧夺天工的基因组编辑术

巧夺天工的基因组“编辑术”

在Word文档里的修改和替换很是便捷。大自然用DNA书写自己的作品，要怎样修改呢？ 　　比如，由于环境的改变，携带不同DNA序列的个体面临严峻的生存挑战，那些含有不适应环境DNA的个体就会被淘汰，相当于被选中和删除；那些含有适应环境的DNA的个体则幸存下来，并且替换那些含有不利DNA的个体。 　　大自然是最耐心的艺术家。选中、删除、替换……因为这个过程针对携带DNA的生命体，所以要经数年累月才能完成DNA的编辑。 　　人类可没那么有耐性，一万年太久，只争朝夕，哪有时间等大自然的慢工细活呢？所以人工的DNA编辑技术应运而生。目前有3种DNA编辑技术：锌指蛋白技术（ZFNs）、转录激活子样的核酸酶技术（TALENs）和基于CRISPR/Cas的编辑技术。这3种技术如何实现选中、删除和替换呢？ 　　先说选中。锌指蛋白利用人工设计的锌指结构域来识别特异的DNA序列。因为锌指蛋白是哺乳动物中一种非常丰富多彩的蛋白，有广泛的识别序列，因此通过设计锌指蛋白，可以选中基因组数亿碱基中的任何一段。TALENs是用一种不同于锌指蛋白的DNA结合蛋白来识别基因组序列的。CRISPR/Cas则直接用和目标DNA序列相似的RNA来靶定基因组序列。因为用RNA来识别DNA，CRISPR/Cas同锌指蛋白和TALENs技术这些用蛋白质识别DNA技术相比，在设计上更简单。 　　再说删除。锌指蛋白和TALENs都是用限制性核酸内切酶FokI来切掉目标DNA，CRISPR/Cas则用Cas蛋白降解DNA。 　　最后是替换。这个很简单，细胞中的DNA损伤修复系统有自动修复DNA的倾向，会自动寻找和损伤部位序列相似的DNA，进行修复。所以只要在删除DNA的同时，加上一段相似的供体DNA（在此供体DNA上你可以做任何想做的手脚）。比如换几个碱基，细胞立马就把这个经过修改的DNA换上了。 　　大自然要千百万年才能完成的工作，现在人们能在几周之内完成，从这个角度讲，只能用一个词来形容基因组编辑：巧夺天工。（徐鑫） 　　《中国科学报》(4013-04-10第6版生物)

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