林金星教授Cell子刊文章:TALEN技术构建有效诱导新系统

2016-11-29 00:00 来源: 生物通
收藏到BLOG
中国科学院植物研究所,北京林业大学等处的研究人员发表了题为“An Effective and Inducible System of TAL Effector-Mediated Transcriptional Repression in Arabidopsis”的文章,利用TALEN技术建立了过表达和诱导表达2套系统,通过瞬时和稳定表达针对靶基因序列设计的TALEs,表明TALE可对拟南芥中的靶基因转录产生不同程度的抑制作用。

这一研究成果公布在国际学术期刊Molecular Plant上,文章的通讯作者是中科院植物所特聘研究员、北京林业大学林金星教授,第一作者为植物研究所邓馨研究组博士研究生林森和赵媛媛。

转录激活因子样效应物TALE(transcription activator-like effector)最早被发现于黄单胞菌中,能够在病原菌感染宿主植物的过程中精确靶向作用于植物防御的相关基因,影响靶基因的表达,从而干预植物的防御反应。TALEN(transcription activator-like effector nuclease)技术就是利用TALE蛋白对DNA碱基特异性识别及结合能力而产生的一项基因编辑技术。

在这篇文章中,研究人员利用TALEN技术对模式植物拟南芥靶基因进行敲除的过程中发现,部分转基因植株虽然表现出靶基因突变后的表型,但其靶基因序列却未发生任何变化。进一步的研究表明,这些植株中靶基因的转录水平出现不同程度的下调,说明TALEN蛋白对植物中靶基因位点的特异性结合,可以引起靶基因的转录抑制,并且这种抑制作用可以不依赖于TALE所连接的功能结构域。

这一研究采用模块组装法(Unit Assembly)对TALE载体进行构建,建立了过表达和诱导表达2套系统,通过瞬时和稳定表达针对靶基因序列设计的TALEs,表明TALE可对拟南芥中的靶基因转录产生不同程度的抑制作用。这项研究为植物的基因表达调控提供了新的方法和思路。

近年兴起的基因组编辑技术以其能精确修饰DNA 的特性,成为当前最受瞩目、最有影响力的生物技术之一,在基因组功能研究、作物遗传改良、基因治疗等方面得到广泛应用。

基因组编辑技术以锌指核酸酶ZFN、类转录激活因子效应物核酸酶TALEN、 成簇规律间隔的短回文重复序列及其相关蛋白 CRISPR/Cas9为代表, 已在拟南芥、烟草、水稻、小麦等多种高等植物中成功实现了基因的定点敲除、敲入、替换等修饰。其中, TALEN、CRISPR/Cas9 分别被 Science 杂志评为 2012 年度、2013 年度十大科技进展之一。在作物性状改良方面,二者均展现出很好的应用前景。