西南大學特聘教授最新PLoS文章

　　來自西南大學家蠶基因組生物學國家重點實驗室的研究人員利用一種新型基因組編輯工具：TALE分析家蠶油蠶突變基因BmBlos2，首次在個體水平利用人工核酸酶實現可遺傳的大片段基因組刪除。相關成果公布在PloS One雜志上。

　　文章的通訊作者是西南大學家長江學者特聘教授夏慶友，第一作者為馬三垣，夏慶友教授為西南大學蠶學與生物技術學院院長，享受國務院政府津貼專家，亦是西南大學首位“長江學者”特聘教授。主要專業領域為蠶桑分子生物學、生物技術、基因組及生物信息學，曾于2004年和2009年先后在Science雜志上公布家蠶基因組圖譜和家蠶遺傳變異圖譜。

　　TALE (Transcription Activator Like Effectors)――即轉錄激活因子樣效應蛋白，是植物致病菌Xanthomonas通過III型分泌系統注入到宿主細胞內的一種蛋白質。這種蛋白的獨特之處在于它的DNA結合結構域：該DNA結合結構域不同于其他已知的DNA結合結構域。它是由不同數量的重復單元組成，每一個重復單元特異識別一個 DNA堿基對。大多數情況下每個重復單元由34個氨基酸組成。這34個氨基酸中除了第12，13位的氨基酸變化較大之外，其他氨基酸高度保守。這兩個不保守的氨基酸被命名為RVD(repeat variable diresidue)。每個重復序列中12，13位的氨基酸和識別的核苷酸種類有特殊的一一對應關系。

　　由于TALE蛋白的特異DNA序列識別以及靈活的可組裝性，因此這種蛋白在分子生物學中的應用具有巨大前景――科學家們可以設計組裝任意的TALE單元去識別目標DNA雙螺旋序列。

　　在這篇文章中，研究人員就利用這種新技術對家蠶油蠶突變基因BmBlos2進行了敲除，同時總結和分析了基因敲除過程中的多種規律，為家蠶乃至整個昆蟲的基因組編輯提供了重要的參考。

　　除此之外，常規的基于TALEN的基因敲除是通過在基因組的某個位點實現定點破壞實現的，這種破壞一般都是少數幾個堿基的缺失、插入或突變。在遺傳操作中，往往需要大片段基因組的變異以實現基因簇刪除、多基因刪除、調控區域刪除、外源標記基因刪除等特殊需求。為此，這篇文章還探索了利用TALEN實現可遺傳的大片段基因組刪除并獲得成功，這也是首次在個體水平利用人工核酸酶實現可遺傳的大片段基因組刪除。

　　家蠶是一種重要的經濟昆蟲、文化載體和模式生物，其不但在蠶絲產業的發展和絲綢之路的文化傳播中做出了卓越的貢獻，在蠶絲纖維新材料、生物反應器和模式生物中也逐漸凸顯出廣闊的應用前景。

　　這項研究獲得的遺傳改造系統為剪切家蠶油蠶基因BmBlos2靶序列的轉錄激活子樣效應因子核酸酶TALEN，其中TALEN能夠準確識別結構為 T(Nn)A的靶序列，并在基因組中實現堿基的缺失、插入或替換，在基因組中實現對目的基因的編輯，這些基因組長片段刪除系統的制備方法和應用有助于目的基因的遺傳改造，獲得豐富的遺傳資源。

　　關于TALEN的應用，近期來自香港中文大學、中科院廣州生物醫藥與健康研究院等機構的研究人員也成功利用這一技術在爪蟾胚胎中獲得了高效的靶向基因敲除。

　　附;

　　TALENs與傳統鋅指核酸酶(ZFNs)技術比較：TALENs是一種可靶向特異DNA序列的酶，它借助于TAL效應子一種由植物細菌分泌的天然蛋白來識別特異性DNA堿基對。TAL效應子可被設計識別和結合所有的目的DNA序列。對TAL效應子附加一個核酸酶就生成了TALENs。TAL效應核酸酶可與DNA結合并在特異位點對DNA鏈進行切割，從而導入新的遺傳物質。相比于傳統的鋅指核酸酶(ZFNs)技術，TALENs具有獨特的優勢：TALENs更便宜、更有效。可以靶向更長的基因序列，并且相對更容易于構建。已成為了科研人員用于研究基因功能和潛在基因治療應用的重要工具。